[发明专利]一种自清洁钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种自清洁钙钛矿太阳能电池，包括从上到下依次层叠设置的玻璃衬底、前电极，空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层、金属电极层，其特征在于，在所述玻璃衬底上表面设置自清洁层，所述自清洁层为TiO₂膜层或在TiO₂中掺杂有Yb³⁺和Er³⁺、Yb³⁺和Ho³⁺或Yb³⁺和Tm³⁺离子的膜层。

2.根据权利要求1所述的一种自清洁钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属电极层下还包括胶片和/或背板，所述自清洁层的厚度为20-300nm。

3.根据权利要求1所述的一种自清洁钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述玻璃衬底为柔性有机透明替代。

4.一种自清洁钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、导电衬底的处理：将集成有前电极的玻璃或柔性有机透明衬底进行清洗处理待用；

B、自清洁层的制备：将乙酰丙酮和钛酸丁酯滴加到磁力搅拌下的醇中，然后滴加浓硝酸调节溶液pH至2-5，搅拌后陈化0.5-10h，得到TiO₂溶液，作为第一前驱液；将步骤A得到的玻璃或柔性有机透明衬底背离前电极层的那一面朝上，涂布所述第一前驱液，涂布完毕，进行加热退火处理，自然冷却至室温得到涂覆有自清洁层的膜层的玻璃或柔性有机透明衬底；

C、空穴传输层的制备：将NiO_x纳米颗粒加入溶剂中超声分散，配制成NiO_x悬浊液，作为第二前驱液；再将步骤B得到的涂覆有自清洁层的膜层的玻璃或柔性有机透明衬底的自清洁层朝下，在另一面涂布所述第二前驱液，涂布完毕，进行加热退火处理，自然冷却至室温，在玻璃或柔性有机透明衬底的另一面形成空穴传输层；

D、钙钛矿吸收层的制备：将卤化铅和卤化甲基胺溶于有机溶剂中，配制成第三前驱液，并搅拌溶解，得到钙钛矿前驱液，将钙钛矿前驱液涂布在步骤C形成的空穴传输层上，并在加热板上退火处理后得到钙钛矿吸收层；其中，卤化铅是PbCl₂ 、PbBr₂或者PbI₂中的一种或两种；卤化甲基胺是CH₃NH₃Cl、CH₃NH₃Br或者CH₃NH₃I中的一种；

E、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四前驱液，将得到的第四前驱液涂布在步骤D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；

F、缓冲层的制备：将BCP加入甲醇中，得到过饱和溶液，并涂布到步骤E得到的电子传输层上，然后在加热板上退火处理后得到缓冲层；

G、金属电极层的制备：将步骤F制得的缓冲层置于真空蒸镀室中，真空度达到1×10^-4Pa以上，在缓冲层表面上蒸镀Au、Ag或Al，形成金属电极层；

H、器件的封装：将步骤G得到的器件电极层朝上放置到层压机台面上，依次铺上封装胶片，有背板时再铺上背板，热层压。

5.根据权利要求4所述一种自清洁钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤B中，将硝酸镱Yb（NO3）₃和硝酸铒Er（NO3）₃、硝酸镱Yb（NO3）₃和硝酸钬Ho（NO3）₃或硝酸镱Yb（NO3）₃和硝酸铥Tm（NO3）₃加入所述TiO₂溶液中搅拌溶解，得到掺杂有镱离子Yb³⁺和铒离子Er³⁺、Yb³⁺和钬离子Ho³⁺或Yb³⁺和铥离子Tm³⁺的TiO₂溶液，作为第一前驱液，掺杂原子数Yb：Ti=15-25:100， Er：Ti=2-5:100，Ho: Ti=2-5:100，Tm: Ti=2-5:100。