[发明专利]一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括自下而上依次设置的玻璃基板、透明导电电极层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层和金属电极层，其特征在于，所述钙钛矿吸光层包括沿水平方向设置的不同能带宽度的钙钛矿多晶膜；

所述玻璃基板下设有光反射层，所述光反射层厚度为80-120nm，其材料为包括金、银、铝中的任一种；

所述钙钛矿吸光层厚度为100nm-500nm，所述钙钛矿多晶膜之间的能带差为0.1-0.8eV；

将不同配比的钙钛矿前躯体溶液沿水平方向分区域涂于空穴传输层上，条件温度设为80℃-120℃，使得钙钛矿前躯体溶液结晶为钙钛矿多晶膜，得到钙钛矿吸光层。

2.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层厚度为80-100nm，其材料为包括PEDOT:PSS、CuSCN、CuI中任一种。

3.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层厚度为60-80nm，其材料为包括富勒烯衍生物PCBM、TiO₂或ZnO的任一种。

4.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属电极层厚度为80-120nm，其材料为包括金、银、铝、银纳米线任一种。

5.一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法主要包括以下步骤：

S1：使用真空蒸镀的方法，在镀有透明导电电极层的玻璃基板下蒸镀光反射层；

S2：将透明导电电极层进行清洗和臭氧处理；

S3：在透明导电电极层上旋涂一层空穴传输层，并在100℃-150℃条件下退火备用；

S4：将不同配比的钙钛矿前躯体溶液沿水平方向分区域涂于空穴传输层上，条件温度设为80℃-120℃，使得钙钛矿前躯体溶液结晶为钙钛矿多晶膜，得到钙钛矿吸光层；

S5：将电子传输层材料旋涂在钙钛矿吸光层之上形成电子传输层；

S6：使用真空蒸镀的方法，在电子传输层上蒸镀金属电极层。

6.根据权利要求5所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，S2中，清洗和臭氧处理的方法为：将透明导电电极层依次放入洗涤剂、丙酮、去离子水、异丙酮中，每次超声清洗15-20min，然后用惰性气体吹干，再将透明导电电极层放入臭氧机中臭氧处理10-15min。

7.根据权利要求5所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，S3中，所述空穴传输层旋涂时，旋涂参数为转速3500-4000rpm，时间15-20s，旋涂后在100-150℃的温度下退火处理15min。

8.根据权利要求5所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，S4中，所述钙钛矿多晶膜由如下方法得到：分别将甲胺铅碘和甲胺铅溴按照不同的摩尔比溶解在DMF溶液中，高温搅拌后，得到多种不同配比的钙钛矿前驱体溶液，将钙钛矿前躯体溶液预热后，在空穴传输层上表面沿水平方向分区域涂上不同配比的钙钛矿前躯体溶液，控制转速为6000-6500rpm，时间20-25s，在旋涂18-20s时，用异丙醇溶液进行反溶剂处理，然后置于热台上进行退火，在100-110℃下保温退火，待钙钛矿晶体完全结晶后，转移至玻璃培养皿中冷却，得到钙钛矿多晶膜。