[发明专利]一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池及制备方法

说明书

本发明涉及一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池及制备方法，以名为“CB/HTM处理法”(在反结构PSCs中即为“CB/ETM处理法”)的方法对钙钛矿薄膜进行处理，该方法在旋涂钙钛矿前驱体溶液的过程中添加含有空穴传输材料(反结构PSCs中为电子传输材料)的氯苯溶液，接着加热退火，然后继续旋涂一层空穴传输层(反结构PSCs中为电子传输层)，从而在钙钛矿与空穴(或电子)传输层之间形成一层钙钛矿与空穴(或电子)传输材料相互渗透的混合层，让钙钛矿层与空穴(或电子)传输层接触更加紧密，从而提高PSCs的电学性能。

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，涉及一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池及制备方法，特别是涉及一种室温下一步溶液法处理的钙钛矿薄膜太阳电池(PSCs)及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是未来新能源的一个重要发展方向。然而太阳能电池目前仍然存在转化效率低、生产成本高难以满足实际生产的问题。钙钛矿薄膜太阳电池以其结构简单、成本低廉及易生产等优点吸引了众多科研工作者的广泛研究。

平面异质结钙钛矿太阳能电池是目前研究的重点，而钙钛矿薄膜的质量以及与空穴传输层之间的结合状况是影响太阳电池性能的重要因素。研究表明，当采用一步溶液法制备钙钛矿薄膜中，在钙钛矿前驱体溶液旋涂过程中滴加反溶剂(氯苯)可以有效地改善钙钛矿薄膜的质量。以此有效地改善了薄膜质量并提高了电池的性能。但是，“氯苯处理法”等溶剂工程技术仍然没有完全解决钙钛矿薄膜覆盖率和均匀性以及钙钛矿和空穴传输层界面接触的问题。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池及制备方法。

技术方案

一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于包括依次排列的氧化铟锡导电玻璃ITO(1)、TiO₂电子传输层2、钙钛矿薄膜3、空穴传输层4和Au电极5；所述钙钛矿薄膜3是经CB/ETM处理过的钙钛矿薄膜；所述TiO₂电子传输层2的膜厚为25～35nm；所述钙钛矿薄膜3厚度为320～330nm；所述空穴传输层4的膜厚为100～110nm；所述Au电极5厚度为100～110nm。

所述空穴传输层4采用材料为Spiro-OMeTAD、P3HT或PTB7。

一种所述高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、ITO玻璃的处理：将ITO玻璃清洗后在去离子水、丙酮和无水乙醇中各自超声处理10-15min，最后将玻璃UV处理15-20min；

步骤2、电子传输层的旋涂：将配制好的TiO₂溶液在步骤1处理过的ITO玻璃上以4000转/分钟旋涂60秒，接着在大气中150℃下中退火10-15min，最后冷却至室温，得到致密的TiO₂层；

步骤3、“CB/HTM处理”：将步骤2处理过得ITO玻璃放入手套箱，将钙钛矿前驱体溶液滴在TiO₂层上，3000转/分钟旋涂60秒，在旋涂进行到30秒时添加浓度为0.5～4.0mg/mL的CB/HTM混合溶液，接着在是手套箱100℃下加热10-15min，得到表面渗透有空穴传输材料的钙钛矿薄膜；

所述钙钛矿前驱体溶液的制备：将体积比为7∶3的γ-butyrolactone和DMSO溶剂混合，再将等摩尔比的CH₃NH₃I和PbI₂加入到混合溶剂中，搅拌后制得钙钛矿前驱体溶液；

所述CB/HTM混合溶液的制备：将空穴传输材料加入到氯苯溶剂中配制出HTM浓度为0.5～4.0mg/mL的CB/HTM混合溶液；