[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明属于光伏领域，具体涉及一种上转换钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿太阳能电池，依次包括从下至上依次层叠的柔性或普通玻璃衬底、前电极层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层、金属电极层，所述钙钛矿太阳能电池空穴传输层中掺杂有上转换颗粒。本发明的制备工艺操作简单，所制备钙钛矿电池发电效率高，且所制备器件性能稳定、均匀、适宜产业化生产。

技术领域

本发明涉及光伏材料领域，具体涉及一种上转换钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池具有绿色环保、储能丰富等优点，被誉为最有前途的绿色能源。近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池发展十分迅速，其光电转换效率已经达到22%左右，且钙钛矿太阳能电池原料来源丰富，工艺简单，成本较低，可制备成柔性电池，得到了学术界和产业界的广泛重视。

传统的钙钛矿太阳能电池因其禁带宽度为1.55ev,不能吸收波长大于800nm的太阳光。在钙钛矿太阳能电池空穴传输材料中共掺杂镱离子Yb³⁺和铒离子Er³⁺或钬离子Ho³⁺或铥离子Tm³⁺等上转换离子，能将钙钛矿不能吸收的部分长波长光转换成波长较短的光而被钙钛矿层吸收，从而提高了钙钛矿层对太阳能的吸收率，提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种上转换钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其制备方法简单，可有效提高太阳能电池的光电性能，适用于工业生产的需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钙钛矿太阳能电池，依次包括从下至上层叠的导电玻璃或柔性衬底、NiO_x空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层和金属电极层，所述NiO_x空穴层共掺杂一定浓度的镱离子Yb³⁺和铒离子Er³⁺或钬离子Ho³⁺或铥离子Tm³⁺中的一种，其中NiO_x空穴传输层中的X取值范围为2-3，且包括2与3。

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

A、导电玻璃或柔性衬底的处理：将导电玻璃或柔性衬底导电面朝上放入紫外臭氧机内,设定处理时间为5-30min,打开紫外灯进行紫外臭氧处理待用；

B、NiO_x空穴传输层的制备：

将氧化镍、氧化镱、氧化铒或氧化钬或氧化铥溶于酸，得到相应的盐溶液并混合，加入碱性溶液，调节PH为9-11得到悬浊液，将悬浊液离心洗剂得到粉末，将粉末烘干后再进行煅烧，得到掺杂有上转换Yb³⁺和Er³⁺或Ho³⁺或Tm³⁺的氧化镍纳米颗粒。将得到的掺杂有上转换离子的NiO_x纳米颗粒加入溶剂中超声分散，配制成第一前驱液，再将步骤A得到的玻璃或柔性衬底(1)上旋涂或喷涂前驱液，涂布完毕，将掺杂上转换离子的氧化镍层朝上进行加热退火处理，自然冷却至室温，形成掺杂有上转换离子的NiO_x空穴传输层(2)；

C、钙钛矿吸收层的制备：将卤化铅与卤化甲基胺溶于有机溶剂中，配置得到第二前驱液，并涂布于步骤B中形成的NiO_x空穴传输层上，在加热板上退火处理得到钙钛矿吸收层；

D、电子传输层的制备：将富勒烯衍生物溶于氯苯中，并加热搅拌溶解得到第三前驱液，并涂布于步骤C中处理得到的钙钛矿吸收层上，并在加热板上退火处理后得到电子传输层；