[发明专利]以五氧化二钽作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备

说明书

本发明涉及一种以五氧化二钽作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法：将五氯化钽溶于醇中，制备浓度为0.01mol/L‑0.06mol/L的前驱体溶液；将前驱体溶液涂覆在透明导电基底上，然后在500‑600℃下退火，以在导电基底的表面形成一层厚度为5nm‑60nm的五氧化二钽薄膜；将钙钛矿前驱体溶液涂覆在五氧化二钽薄膜的表面，然后在100‑110℃下退火，以在五氧化二钽薄膜的表面形成厚度为400nm‑500nm的钙钛矿吸光层；在钙钛矿吸光层的表面依次修饰空穴传输层和金属电极，得到钙钛矿太阳能电池。本发明的方法工艺简单，成本低，采用五氧化二钽薄膜作为电子传输层，可加速电子的迁移能力并且提高光的利用率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种以五氧化二钽作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备。

背景技术

随着人类社会的飞速发展，人类对能源的需求持续增加，环境污染日益严重。目前，越来越严重的能源危机迫使人们寻找新的可再生能源。在诸多新能源中，太阳能以分布广、储量大，清洁安全的优点受到广泛关注。太阳能电池能直接将太阳能转换成电能，因而有着十分广阔的发展前景。目前市场份额最高的硅基太阳能电池的转换效率高，技术成熟，但其造价高和生产耗能高的缺点制约了其更广泛的发展。

近年来出现的一种基于有机无机杂化钙钛矿材料的太阳能电池引起人们极大关注。自2009年首次报道至今，钙钛矿太阳能电池能量的转换效率从3.8％迅速提高到22.1％，且其工艺简单，成本低，展现了其在在太阳能电池领域的广阔的发展前景。

有机无机杂化钙钛矿材料晶体结构为钙钛矿晶型，其基本化学结构为ABX₃(A为甲胺基团(CH₃NH₃)等有机物基团，B为Pb、Cd等无机金属，X为I、Cl、Br等卤族元素)。钙钛矿太阳电池主要由导电玻璃(FTO、ITO)、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极(Au、Ag)构成。但目前的钙钛矿太阳能电池能量的转换效率和对光的利用率还有待进一步提高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种以五氧化二钽作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备，本发明的方法工艺简单，成本低，采用五氧化二钽薄膜作为电子传输层，可加速电子的迁移能力并且提高光的利用率。

本发明提供了一种以五氧化二钽作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)将五氯化钽溶于醇中，制备浓度为0.01mol/L-0.06mol/L的前驱体溶液；

(2)将前驱体溶液涂覆在透明导电基底上，然后在500-600℃下退火1-5h，以在导电基底的表面形成一层厚度为5nm-60nm的五氧化二钽薄膜；

(3)将钙钛矿前驱体溶液涂覆在五氧化二钽薄膜的表面，然后在100-110℃下退火30min-60min，以在五氧化二钽薄膜的表面形成厚度为400nm-500nm的钙钛矿吸光层；

(4)在钙钛矿吸光层的表面依次修饰空穴传输层和金属电极，得到钙钛矿太阳能电池。

进一步地，在步骤(1)中，醇为乙醇、异丙醇、正丙醇和正丁醇中的一种或几种。

进一步地，在步骤(2)中，透明导电基底的材质为氟掺杂氧化锡玻璃(FTO)或铟锡氧化物导电玻璃(ITO)。

进一步地，在步骤(2)和步骤(3)中，采用旋涂法进行涂覆，旋涂速度为1000-3000转/分。

进一步地，在步骤(2)中，退火后还包括冷却后再用紫外光照射带有五氧化二钽薄膜的导电基底的步骤(紫外清洗)。紫外清洗可以提高五氧化二钽薄膜的的亲水性，便于下一步钙钛矿前驱体溶液的涂覆。

进一步地，在步骤(2)中，按照10-20℃/min的速度从室温(20-30℃)升温至500-600℃。