[发明专利]一种底电极型柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种底电极型柔性钙钛矿太阳能电池，包括两种结构：正式结构和反式结构。正式结构自下而上依次包括柔性基底、底电极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、电极。反式结构自下而上依次包括柔性基底、底电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、电极。其特征在于：所述正式和反式柔性钙钛矿太阳能电池的基底和电子/空穴传输层之间设有底电极、和/或界面修饰层、和/或两者的任意组合。所述的底电极或界面修饰层的材质为金属或金属的纳米结构、和/或导电聚合物或导电聚合物与金属纳米结构的复合体、和/或金属氧化物或两种金属氧化物的混合体。

优选的,该底电极或界面修饰层为银纳米颗粒, 和/或银纳米线, 和/或石墨烯, 和/或聚(3 ,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS, 和/或PH1000, 和/或以上两者或三者的结合。

2.一种权利要求1所述底电极型柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：

(1)选取柔性衬底并刻蚀图案，清洗后获得已刻蚀图案或纹理的柔性基底；

(2)将步骤(1)中的已刻蚀的柔性基底采用等离子或臭氧紫外光处理后，再采用旋涂法、和/或刮涂法、和/或刷涂法、和/或印刷沉积底电极在柔性基底上。加热退火或室温退火3-20分钟，获得厚度在2nm-200nm的底电极。所述旋涂底电极层的旋涂速率为200～5000rpm/min，旋涂时间为20～40s，退火温度为60～150℃，退火时间为10～20min. 所述刮涂和刷涂底电极层的，柔性基底温度为50℃～70℃加热，刮涂或刷涂的速度为20mm/s～30mm/s，刮刀或刷头的高度为20μm～70μm；

(3) 在柔性导电基底上, 采用旋涂法、和/或刮涂法、和/或刷涂法、和/或印刷制膜制作电子传输层和/或空穴传输层的前驱体溶液, 然后于90℃～120℃退火10min～20min，从而在柔性导电基底上制备得到空穴传输层或电子传输层.

(4) 在电子传输层和/或空穴传输层上旋涂、和/或刮涂、和/或刷涂、和/或印刷钙钛矿前驱体溶液，然后于90℃～100℃退火10min～20min，冷却后得到致密的钙钛矿薄膜；

(5)在步骤(4)得到的致密钙钛矿薄膜上旋涂、和/或刮涂、和/或刷涂、和/或印刷电子传输层溶液,干燥5-20分钟，获得电子传输层；

(6) 在电子传输层上制作背电极，得到柔性钙钛矿太阳能电池。

3.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，采用旋涂法、和/或刮涂法、和/或刷涂法、和/或印刷法, 在柔性基底上依次制备柔性基底、底电极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、电极,和或依次制备柔性基底、底电极、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、电极。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所用的电子传输层或空穴传输层为导电聚合物或金属氧化物。

优选的,导电聚合物空穴传输层的溶液为聚(3 ,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸PEDOT:PSS和甲磺酸MSA的混合液, 和/或聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺PTTA, 和/或氧化镍纳米颗粒. 导电聚合物电子传输层的电子传输层前驱体溶液为[6 .6]-苯基-C61-丁酸甲酯PCBM和/或[6 .6]-苯基-C71-丁酸甲酯PCBM的氯苯溶液, 和/或括ZnO或SnO2或Cr2O3氧化物。

5.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所用钙钛矿层的制备方法为先热蒸镀PbCl2层，然后在加热条件下旋涂甲脒碘CH5IN2和甲胺溴CH3NH3Br的1:1的比例混合溶液,和/或先蒸镀PbCl2，然后浸入CH3NH3I溶液的方法, 和/或用乙酸铅和甲基胺碘按摩尔比1:1的比例混合，溶解在N ,N-二甲基甲酰胺DMF中.同时在在钙钛矿前体溶液中掺入聚乙烯亚胺离子PEI-HI, 和/或磺酸铵来调控钙钛矿的薄膜和结晶过程。

6.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，柔性钙钛矿电池的背电极为金或银,和/或金或银的纳米结构, 和/或银、铜组成的金属网格，和/或碳纳米管和石墨。

7.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，柔性基板为聚合物柔性基板，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、和/或聚萘二甲酸乙二醇酯PEN、和/或聚醚砜PES、和/或聚酰亚胺PI、和/或聚二甲基硅氧烷PDMS中的一种。