[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池，属于太阳能电池领域。本发明提供的钙钛矿太阳能电池以硫化镉作为阻挡层，阻碍了氧化锌与钙钛矿吸光层直接接触，提高了钙钛矿太阳能电池的热稳定性，并且硫化镉与氧化锌和CH₃NH₃PbI₃钙钛矿吸光层的晶格匹配，能够实现载流子的有效迁移，硫化镉具有优越的光电性能，完全与平面钙钛矿太阳能电池相容，在提高热稳定性的同时，也使钙钛矿太阳能电池保持较高的光电转换效率。数据表明，钙钛矿太阳能电池的效率为14.92±0.62％，电流密度为19.16±1.51mA/cm²，开路电压为1.04±0.2V，填充因子为66.87±3.31％，经100℃退火后热稳定性良好。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

在能源紧缺的现代社会，为了维持人类的可持续发展，人们一直致力于新能源的研究。在各种新能源中，太阳能作为一种清洁、环保、廉价的可再生能源无疑是最理想的能源之一。对太阳能的利用可以有很多的途径，其中光电效应受到了人们的广泛关注。目前，太阳能电池约85％的市场份额由硅太阳能电池占据，但是由于其高昂的价格，严重制约了其应用前景。近年来，钙钛矿太阳能电池作为一种新型太阳能电池吸引了众多科研工作者的关注，自2009年首次报道以来，在短短几年的时间里其光电转换效率从3.8％提升至22.7％。

钙钛矿太阳能电池一般由透明导电玻璃、氧化锌电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、金属对电极五个部分组成。但是现有技术中，钙钛矿太阳能电池中氧化锌在钙钛矿吸光层形成过程中产生反向质子分解反应，使钙钛矿分解，存在热稳定性差的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明提供的钙钛矿太阳能电池以硫化镉作为阻挡层，阻碍了氧化锌与钙钛矿吸光层直接接触，提高了钙钛矿太阳能电池的热稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电玻璃基底，ZnO致密层，CdS阻挡层，CH₃NH₃PbI₃钙钛矿吸光层，Spiro-MeOTAD空穴层和导电金电极。

优选地，所述CdS阻挡层的厚度为30～90nm。

优选地，所述ZnO致密层的厚度为30～60nm。

优选地，所述导电金电极的厚度为80～100nm。

本发明还提供了上述技术方案所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:

(1)在超声条件下，将透明导电玻璃基底依次用洗涤剂、丙酮、异丙醇、乙醇、去离子水清洗，然后用氮气吹干，得到预处理基底；

(2)将氧化锌前驱体溶液旋涂在所述预处理基底表面，得到FTO/ZnO；

(3)将所述步骤(2)得到的FTO/ZnO浸泡在CdS溶液中，得到FTO/ZnO/CdS；

(4)在所述步骤(3)得到的FTO/ZnO/CdS中CdS层表面旋涂CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱体溶液后进行退火处理，得到FTO/ZnO/CdS/CH₃NH₃PbI₃；