[发明专利]一种使用碳量子点掺杂PCBM电子传输层高效钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明属于钙钛矿太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种使用碳量子点掺杂PCBM电子传输层高效钙钛矿太阳能电池的制备方法。通过将碳量子点掺入PCBM电子传输层溶液中，采用旋涂法制备高性能电子传输层。直接将此电子传输层溶液旋涂于钙钛矿层上，可以有效降低钙钛矿内载流子复合状况，增加载流子的传输效率，从而提升钙钛矿电池的效率。本发明的制备方法与使用未改良电子传输层的钙钛矿太阳能电池相比，制备方法简单，材料易得，且效果明显，适合高性能、低成本的钙钛矿太阳能电池的制备。

技术领域

本发明属于薄膜太阳能电池制备的技术领域，特别涉及一种使用碳量子点掺杂PCBM电子传输层高效钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是一种新型的固态薄膜电池，目前认证的光电转换效率已经达到22.1%。目前存在两种结构的钙钛矿太阳能电池：正置型和反置型；其中正置型的结构依次为：FTO/电子传输层/光吸收层/空穴传输层/电极，反置型的结构依次为：FTO/空穴传输层/光吸收层/电子传输层/电极，钙钛矿太阳能电池电池中常见的电子传输层有：PCBM、TiO₂、ICBA、C₆₀等，在反置型机构的电池中使用的电子受体PCBM，其LUMO能级与钙钛矿的导带匹配的比较好，在反型电池中被广泛的使用，而碳量子点作为一种新兴的量子点材料，其具有离散以及粒径小于10nm的准球型形貌等特点，同时这种材料本身也具有光吸收和电子存储特性，是一种性能十分优越的材料。

一个高效的电子传输层除了需要平滑以及致密之外，更重要的是需要有合适的导带大小、良好的电子迁移率和导电性以保证避免过度的电荷累积以及达到高效的电子注入，所以通过碳量子点在PCBM的掺杂则有望改善上述几点，为制备高效的钙钛矿太阳能电池打下良好的基础。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现存的技术不足，提供了一种使用碳量子点掺杂PCBM电子传输层高效钙钛矿太阳能电池，以及利用高性能新材料碳量子点掺入PCBM中制备方法。使用碳量子点掺杂PCBM电子传输层的太阳能电池结构为：FTO玻璃/PEDOT空穴传输层/钙钛矿吸光层/碳量子点掺杂PCBM电子传输层/银电极，与现有电池制备工艺相兼容，为开发高效的钙钛矿太阳能电池提供了一种新思路。

为了克服已经存在的技术不足，本发明的技术方案为：

本发明公开了一种使用碳量子点掺杂PCBM电子传输层高效钙钛矿太阳能电池，采用以下制备方法制成：1、以FTO玻璃作为窗口层进行部分刻蚀；2、制备空穴传输层；3、制备钙钛矿层；4、在钙钛矿层上制备电子传输层；5、在电子传输层上制备电极修饰层；6、在电极修饰层上制备电极，从而获得太阳能电池；

所述的电子传输层是采用以下方法制成的：首先配置15-20mg/ml的PCBM氯苯溶液，然后在其中加入一定量的碳量子点粉末，置于磁力搅拌器上搅拌12小时，待其溶解后，在已退火完成的钙钛矿层上旋涂上述溶液；其中碳量子点与PCBM的重量比为1：0.1875-0.5。

上述的钙钛矿太阳能电池，优选的：所述的碳量子点的粒径为5-10nm。

上述的钙钛矿太阳能电池，优选的：通过旋涂法制备钙钛矿光吸收层的厚度在270-300nm之间，通过旋涂法制备的PEDOT空穴传输层厚度为35nm，通过旋涂法制备的碳量子点掺杂PCBM电子传输层厚度为30-100nm，通过旋涂法制备的BCP电极修饰层厚度为8nm，通过真空蒸镀法制备的Ag电极厚度为60nm。

本发明还公开了一种上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于采用以步骤：