[发明专利]一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法

说明书

本发明公开了一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法。钙钛矿光太阳电池在制备过程中，通过优化溶剂配比，首次选用N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)、γ‑丁内酯(GBL)三元混合溶剂配制钙钛矿前驱液，相较于以往的二元混合溶剂，极大地提升了钙钛矿薄膜的结晶质量，三个溶剂在该比值下制得的钙钛矿吸收层增大了晶粒尺寸，减少了晶界处缺陷所带来的载流子复合损失，使得载流子寿命得到增加，最终提升了钙钛矿太阳电池器件的光电转化效率，改善了器件的串并联电阻。

【技术领域】

本发明属于太阳能光伏技术领域，具体为一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法。

【背景技术】

近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳电池因其卓越的光电性能受到广泛关注，钙钛矿电池的研究不断发展，然而传统二元混合溶剂低温制备的多晶钙钛矿薄膜，晶粒尺寸小，晶界处存在的大量缺陷会引起严重的载流子复合，影响电池器件的光电转化效率。因此需要一种制备方法，能够制备出高质量大晶粒的钙钛矿薄膜以提升钙钛矿太阳能电池效率。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法，使用γ-丁内酯(GBL)、二甲基亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)混合溶剂配制钙钛矿前驱液，通过调控三者比例得到最佳的溶剂配方，制备出高质量的钙钛矿薄膜，进而得到高效稳定的钙钛矿太阳电池。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种三元混合溶剂的钙钛矿太阳电池制备方法，包括以下步骤：

S1、以碘化铅、甲脒基碘和碘化铯为溶质，以γ-丁内酯、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺为三元混合溶剂制备混合溶液；其中γ-丁内酯、二甲基亚砜和N,N-二甲基甲酰胺的体积比为：(0-1)：(0.4～1)：(0～4)；将混合溶液搅拌均匀并过滤得到钙钛矿前驱液；

S2、清洗并干燥FTO玻璃基底；

S3、在FTO玻璃基底上留出蒸镀电极正极位置，固定在器皿内，在FTO玻璃基底上制备TiO₂电子传输层；

S4、将钙钛矿前驱液涂布在TiO₂电子传输层上，制得钙钛矿吸收层；

S5、在钙钛矿吸收层上制备Spiro-OMeTAD空穴传输层；

S6、在Spiro-OMeTAD空穴传输层和FTO玻璃基底上蒸镀电极，制得三元混合溶剂钙钛矿太阳电池。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤S1中，溶质碘化铅、甲脒基碘和碘化铯的摩尔比为1：(0.85～1)：(0～0.15)；将溶质按照1.1～1.3mol/L的浓度溶解在三元混合溶剂中；混合溶液搅拌温度为55～65℃。

优选的，步骤S2中，分别以丙酮、异丙醇、乙醇和超纯水作为清洗液超声清洗FTO玻璃基底，每类清洗液清洗时间20min；FTO玻璃基底清洗后，用氮气吹干备用。

优选的，步骤S3中，紫外臭氧处理FTO玻璃基底10～15min后留出蒸镀电极正极位置；制备TiO₂电子传输层的具体步骤为：将稀释后的TiCl₄淹没FTO玻璃基底后恒温反应，在FTO玻璃基底上沉积出TiO₂电子传输层。

优选的，稀释TiCl₄时，TiCl₄溶液温度保持为0℃，稀释至TiCl₄和水的体积比为(0.02～0.0225)：1；恒温反应温度为65～75℃，反应时间为50～60min。