[发明专利]钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：将钙钛矿前驱体溶液采用扁平型针头涂布在基片上；所述扁平型针头包括相互连通的接口部和针头部，接口部用于与所述钙钛矿前驱体溶液的储存容器连接，针头部用于将所述钙钛矿前驱体溶液涂布；所述针头部包括开口端和连接端，所述连接端与所述接口部连接；所述开口端为扁平结构，所述开口端的宽度为所述开口端的最大厚度的5～20000倍，所述开口端的宽度为所述连接端的宽度的2～100倍。该方法可以提高涂布效率，且改善太阳能电池的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池凭借其高的光电转换效率和低的材料成本倍受关注。钙钛矿太阳能电池的核心为具有类似钛酸钙的体心立方结构的有机金属三卤化物，例如CH₃NH₃PbI₃。CH₃NH₃PbI₃是一种直接带隙的半导体，禁带宽度为1.5eV。

在各种各样的钙钛矿太阳能电池结构中，以碳作为背电极的三层介孔结构凭借其低廉的材料成本和可扩大化的工艺方式被认为是最具有市场化前景的一种结构。将钙钛矿前驱体溶液填充到介孔碳电极层、介孔间隔层和介孔支撑层中，从而实现有效填充。但是，在大面积器件制备过程中，钙钛矿溶液在介孔中流动的随机性导致难以实现均一稳定的渗透，从而影响太阳能电池的光电转换效率。例如，CN105870335A公开了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，采用移液枪从碳膜上端涂布钙钛矿溶液，导致钙钛矿溶液填充均一性差，光电转换效率仅仅达到5.6％。

此外，传统的钙钛矿溶液涂布装置的出液器大多为典型的针头(参见图1)，接口部的直径远大于针头部的直径，针头部的出液量很小，并通过移动针头来实现基片的全面涂布。这样，涂布效率较低，不利于规模化生产。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其可以提高涂布效率，并且可以进一步改善钙钛矿溶液在介孔层中的填充均一性。本发明进一步的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其光电转换效率得到进一步改善，并且工艺得到简化。本发明采用如下技术方案实现上述目的。

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：将钙钛矿前驱体溶液采用扁平型针头涂布在基片上；所述扁平型针头包括相互连通的接口部和针头部，接口部用于与所述钙钛矿前驱体溶液的储存容器连接，针头部用于将所述钙钛矿前驱体溶液涂布；所述针头部包括开口端和连接端，所述连接端与所述接口部连接；所述开口端为扁平结构，所述开口端的宽度为所述开口端的最大厚度的5～20000倍，所述开口端的宽度为所述连接端的宽度的2～100倍。本发明采用扁平型针头进行涂布，可以增加出液量，同时可以不移动针头就实现多个部位同时涂布，因而可以显著提高涂布效率和生产效率。本发明可以不需要钙钛矿前驱体溶液横向扩散，从而提高其填充均一性。

本发明的扁平型针头包括接口部和针头部，二者可以为一体成型或组装而成。接口部与钙钛矿前驱体溶液的储存容器(未图示)可以直接连接，也可以通过管线连接。连接端与接口部的尺寸可以相同或不同，优选为相同。开口端为扁平结构，其横截面形状可以为长方形或狭长的近似椭圆形，优选为长方形。接口部、连接端的横截面形状并没有特别限制。当开口端的横截面为长方形时，最大厚度D为长方形宽度；当开口端的横截面为狭长的近似椭圆形时，最大厚度D为椭圆的短轴长度。以接口部的横截面为圆形为例，其最大宽度为圆形的直径。

根据本发明的制备方法，优选地，所述开口端的宽度为所述开口端的最大厚度的10～100倍，所述开口端的宽度为所述连接端的宽度的3～50倍。根据本发明的一个实施方式，所述开口端的宽度为所述开口端的最大厚度的20～50倍，所述开口端的宽度为所述连接端的宽度的3～10倍。这样有利于保证涂布均匀性，进而提供钙钛矿前驱体溶液的填充均一性。