[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：（1）制备钙钛矿前驱体；（2）制备生物高分子聚合物前驱体或无机添加前驱体；（3）将生物高分子聚合物前驱体或无机添加前驱体加入到钙钛矿前驱体中，搅拌至其完全混合均匀，得生物高分子聚合物或无机添加钙钛矿溶液；（4）导电玻璃上制备TiO₂电子传输层；（5）制备光阳极吸光层；（6）在光阳极吸光层上旋涂聚(3‑己基噻吩‑2,5‑二基)空穴传输层，镀上Au对电极，即得。本发明之采用聚合物辅助结晶的钙钛矿太阳能电池，稳定性高，光电转换效率；加入无机添加剂LiI和I₂，有利于提升钙钛矿电子传输能力，提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，稳定性亦有所提高。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，涉及一种生物高分子聚合物或无机添加剂辅助结晶的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

进入21世纪以来，能源危机和环境污染是当今世界面临的两大难题。如何开发利用环境友好型可再生能源、缓解能源短缺危机是人类发展亟待解决的重大课题。太阳能作为清洁的可再生能源，不仅资源丰富、免费使用，而且又无需运输，对环境无任何汚染，是解决能源危化和环境污染的最佳途径之一。

钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，从2009年的3.8%，到目前22.7%，钙钛矿太阳能电池光电转换效率发展之迅猛，但是钙钛矿材料的晶格结构在温度和湿度较高的环境下容易分解，从而直接影响钙钛矿太阳能电池在实际应用过程中的长期稳定性。虽然近几年研究者尝试通过掺杂、制备复合材料或层状材料以及开发三元卤化物等来提高钙钛矿材料本身的稳定性，采用Br部分取代I提高电池的稳定性。但是钙钛矿太阳能电池的稳定性一直没有行之有效的改善，这严重阻碍了钙钛矿太阳能电池的商业用途，钙钛矿太阳能电池稳定性问题已经成为制约钙钛矿太阳能电池发展的瓶颈。

中国专利申请201510111505.X公开了一种聚乙二醇或聚乙烯醇的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该聚合物可以作为钙钛矿的支架，使钙钛矿成膜均匀，但对于钙钛矿的稳定性并没有提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中钙钛矿太阳能电池稳定性差、电子传输效率低下等缺点，提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，所得钙钛矿太阳能电池的稳定性较好，光电效率较高。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）向二甲基甲酰胺中加入PbI₂和CH₃NH₃I，恒温搅拌均匀，形成均匀溶液，得到钙钛矿前驱体；

优选的，PbI₂和CH₃NH₃I的摩尔比=1:1~3；CH₃NH₃I的加入量为每毫升二甲基甲酰胺加入0.2~0.5gCH₃NH₃I。恒温温度为60~80℃，搅拌速度为500~700 r/min，搅拌时间为3.5~5 h。

（2）向二甲基亚砜中加入聚合物和/或无机物，恒温搅拌均匀，形成均匀溶液，得到生物高分子聚合物前驱体或无机添加前驱体；

聚合物和/或无机物为琼脂糖、壳聚糖、LiI、I₂中的至少一种；琼脂糖、壳聚糖为聚合物，LiI、I₂为无机物，优选聚合物和无机物的混合物。

聚合物和/或无机物的加入总量为二甲基亚砜质量的2%~5%。搅拌温度为60~80℃，搅拌速度为500~700 r/min，搅拌时间为3.5~5 h。