[发明专利]一种光吸收增强的钙钛矿太阳能电池制备方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池领域。本发明引入自组装二氧化硅纳米球作为低温支撑层同时还具备光子晶体的作用，是一种双功能的新型支撑层，可以在构建钙钛矿生长架构的同时实现在电池内部反射光线的双重功能，从而增加钙钛矿层的光吸收，对光生载流子有导向疏通作用从而提升量子获取效率。实施例的数据表明本发明提供的钙钛矿太阳能电池效率提升到17％。在本发明中，使用的二氧化硅纳米球粒径优选为(80‑340纳米)，更优为(240‑340纳米)，由于其易于制备，工艺简单，原料廉价的优点，非常适用于规模化生产。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种自组装双功能光子晶体作支撑层增强光吸收的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

当今世界，由于化石能源枯竭和环境污染问题日趋严重，人们开始迫切希望开发和利用新型可再生清洁能源，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。对太阳能的利用已经有很多的途径，其中光电转换受到了人们的最广泛关注。目前，硅太阳能电池占据了太阳能电池约85％的市场份额，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20％以上。所以钙钛矿太阳能电池已然成为光电领域最具发展潜力的今日之星，未来之星。

钙钛矿太阳能电池一般由透明导电玻璃、电子传输层、钙钛矿支撑层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、金属对电极六个部分组成。传统支撑层的制备工艺能耗高，材料昂贵。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种自组装光子晶体支撑层及基于其的钙钛矿太阳能电池制备方法。本发明制得的钙钛矿太阳能电池能有效提升电池的光吸收，促进载流子传输，提升电池效率。

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的制备方法，包括以下步骤：

(1)将导电基底依次用洗涤剂、丙酮、异丙醇、乙醇和去离子水超声清洗，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，形成氧化锌电子传输层；

(3)在所述氧化锌电子传输层表面沉积二氧化硅纳米球，形成二氧化硅光子晶体支撑层；

(4)在所述二氧化硅光子晶体支撑层沉积PbI₂薄膜后浸泡含有铵盐和甲基碘化胺的异丙醇溶液中，然后进行退火处理，形成CH₃NH₃PbI₃钙钛矿吸光层；

(5)在所述CH₃NH₃PbI₃钙钛矿吸光层表面旋涂空穴传输层前驱体溶液后氧化，形成空穴传输层，所述空穴传输层前驱体溶液包括2，2′，7，7′-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺二芴、氯苯、锂盐和四叔丁基吡啶；

(6)在所述空穴传输层表面沉积Au作为对电极，得到钙钛矿太阳能电池。

优选地，所述步骤(3)中支撑层材料为光子晶体。

优选地，所述步骤(3)中光子晶体为二氧化硅纳米球。

优选地，所述步骤(3)中二氧化硅纳米球粒径选择240nm。

优选地，所述步骤(3)中二氧化硅光子晶体为自组装结构。

优选地，所述步骤(3)中退火处理的温度为90～100℃，所述退火处理的时间为5～10min。

优选地，所述步骤(4)中退火处理的温度为90～100℃，所述退火处理的时间为5～10min。