[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

说明书

本发明公开一种底电极型柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，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。所述的底电极层的材质为金属纳米材料和/或导电聚合物材料。一方面，底电极的设置在一定程度上增加了柔性钙钛矿太阳能电池的柔性和可弯曲性，增加了柔性钙钛矿太阳能电池的可弯曲次数，为柔性钙钛矿太阳能电池的实用性提供了新的途径。另一方面，底电极的添加降低了其与电子传输层之间的接触势垒，减小了串联电阻，提高了填充因子和电流密度，使能量转换效率得到了有效的提高，为柔性钙钛矿电池的商业化提供了可行性。

技术领域

本发明属于能源材料技术相关领域，涉及一种柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，尤其涉及一种底电极型柔性钙钛矿太阳能电池的大面积制备方法。

背景技术

当前商业化的太阳能电池以硅太阳能电池为主，单晶硅太阳能电池制作成本高昂，尤其n型单晶硅型的生产需要高质量的材料和银浆，这使得生产成本比其他技术更昂贵。多晶硅太阳能电池虽然性价比较高，但有光衰减大和寿命低的缺点。未来的太阳能技术必然出自第三代薄膜太阳能电池里面，目前较为看好的就是钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池，而有机太阳能电池效率偏低。

钙钛矿太阳能电池成本较低，目前的实验室效率较高可达到23%左右，而光伏发电行业的竞争一贯以价格为基础，因此未来钙钛矿太阳能电池前途明朗。目前钙钛矿太阳能电池主要存在难以大面积生长和可靠性稳定性偏差的缺点，而且低温生长也较难，同时不易制备柔性太阳能电池。正式的n-i-p型钙钛矿电池需要高温退火，较难应用柔性电池。反式钙钛矿电池在柔性钙钛矿电池上好有希望，但目前反式柔性钙钛矿太阳能电池效率较低，而且由于使用氧化物作为电极或电子传输层，柔性和弯曲性很差，氧化铟锡的柔性钙钛矿电池弯折几次后就会断裂而导致器件失效。为了提高这种p-i-n反式柔性钙钛矿太阳能电池的效率和弯曲性能，本发明采用一种低成本工艺、简单的底电极型钙钛矿电池。一方面，底电极的设置在一定程度上增加了柔性钙钛矿太阳能电池的柔性和可弯曲性，增加了柔性钙钛矿太阳能电池的可弯曲次数，为柔性钙钛矿太阳能电池的实用性提供了新的途径。另一方面，底电极的添加降低了其与电子传输层之间的接触势垒，减小了串联电阻，提高了填充因子和电流密度，使能量转换效率得到了有效的提高，为柔性钙钛矿电池的商业化提供了可行性。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种底电极型柔性钙钛矿太阳能电池，使钙钛矿太阳能电池的柔性和弯曲行得到提高，同时使能量转换效率得到有效的提高。

本发明的另一个目的在于提供上述柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法。

本发明目的通过以下技术措施来实现：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，在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.

本发明另一目的通过以下技术措施来实现：一种底电极型柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下发步骤：

(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；