[发明专利]具有紫外光过滤性能的全无机钙钛矿太阳能电池及其制备

说明书

本发明公开了一种全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法，是一种能够在低温下完成、制备简易、成本较低、效率较高以及具有良好的紫外光过滤性能的半透明钙钛矿太阳能电池，其中，无机钙钛矿层选择利用共蒸的方式形成，相较于溶液法制备的钙钛矿层，共蒸得到的薄膜更平整、更均匀、效率更高、更加稳定，并且，整个电池在保证较高的光电转化效率的同时，极大地提高了整体的透过率，为半透明电池以及叠层电池的发展提供了重要的帮助；另外，电池在紫外光部分极低的透过率使得其成为较好的紫外光过滤器，将无机钙钛矿制备成半透明电池，与有机太阳能电池、钙钛矿电池、硅电池、CIGS电池以及OLED相结合，能有效提高有机太阳能电池的耐紫外光性能。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池，具体涉及一种全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法与在光学领域的应用，其具备优异的紫外光过滤性能。

背景技术

钙钛矿太阳能电池采用叠层结构，将钙钛矿活性层置于电子传输层和空穴传输层之间，避免了钙钛矿与阳极和阴极的直接接触而降低太阳能的转换效率，一般采用有机小分子或聚合物作为空穴传输层的材料，采用金属氧化物作为电子传输层的材料。钙钛矿活性层的成膜质量对于太阳能电池的光电转换效率起着至关重要的作用，目前常用的钙钛矿制备方法是采用一步法溶液成膜或是两步法溶液成膜，但是，溶液成膜法使用的溶剂并不是绿色溶剂，会对环境产生很大的影响；另外，在无机钙钛矿领域，溶液法制备的钙钛矿薄膜孔洞较多，严重影响了电池的电压，因而效率并不高；同时，溶液法良率很低；并且，由于溶液法制备的无机钙钛矿晶体的结晶强度和结晶度较低，导致分子取向不明显，钙钛矿整体成膜性较差，在短波区并不能有很好的吸收，因此不能很好的过滤紫外光，无法在光学领域，尤其是叠层电池器件中应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法，具有紫外过滤性能，在有效提高太阳能电池的光电转化效率同时，作为底电池的钙钛矿太阳能电池能有效提高顶电池的耐紫外性能，并且整个电池制备过程不需要高温煅烧，重复性高，操作方便。所述全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法如下：

（1）在透明基底上制备阴极；

（2）在阴极上制备电子传输层；

（3）采用共蒸后退火的方法在电子传输层上制备钙钛矿层；

（4）在钙钛矿层上制备空穴传输层；

（5）在空穴传输层上制备阳极，得到全无机钙钛矿太阳能电池。

本发明还公开了一种太阳能用钙钛矿层的制备方法，包括以下步骤：

（1）在透明基底上制备阴极；

（2）在阴极上制备电子传输层；

（3）采用共蒸后退火的方法在电子传输层上制备钙钛矿层。

本发明首次采用共蒸后退火的方法在电子传输层上制备钙钛矿层突破了传统的溶液旋涂方式，利用了无溶剂的蒸镀方法制备钙钛矿薄膜，制备的钙钛矿活性层膜表面平整均匀、稳定性好、重复性好，尤其不需溶剂。尤其是本发明共蒸法制备的无机钙钛矿具有极强的结晶强度，使得钙钛矿分子取向极高，薄膜质量高，在紫外光部分透过率极低，能很好的吸收紫外光，取得了意想不到的技术效果。

上述技术方案中，步骤（1）中，所述透明基底为玻璃基底、PET塑料基底、PEN塑料基底、柔性网格银基底中的一种；所述阴极为氧化铟锡或者氟掺杂二氧化锡；采用磁控溅射的方法在透明基底上制备阴极。

本发明可以选用镀上一层氧化铟锡薄膜的导电玻璃，俗称ITO，作为电池的阴极；还可以用掺杂氟的SnO₂导电玻璃，俗称FTO，作为阴极。