[发明专利]可在钙钛矿薄膜上溶液法加工的SnO2薄膜的制备方法

说明书

本发明公开了一种可在钙钛矿薄膜上溶液法加工的SnO₂薄膜的制备方法，将SnO₂纳米晶超声分散于异丙醇中，形成浓度为0.05‑1.5mol/L的氧化锡胶体溶液；在钙钛矿太阳电池的制备过程中，利用旋涂法将氧化锡胶体溶液转移到钙钛矿薄膜上，退火去除溶剂异丙醇，得到作为电子传输层的SnO₂层。本发明彻底解决了传统SnO₂浆料因对钙钛矿薄膜具有破坏作用，而无法在钙钛矿薄膜上成膜的问题。通过优化器件制备工艺，提高钙钛矿太阳电池的效率，拓宽无机SnO₂在钙钛矿电池中的应用范围，而且，基于ITO透明电极电池的研究还可以为叠层器件的开发奠定基础。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池SnO₂薄膜的制备方法，具体涉及一种可在钙钛矿薄膜上溶液法加工的SnO₂薄膜的制备方法。

背景技术

当前，钙钛矿太阳能电池主要由附图1所示的三种结构，分别为：(a)介观结构，(b)正置平面结构，(c)倒置平面结构。

其中，介观结构电池(a)是目前获得高效电池的主流结构，但由于电子传输材料TiO₂需要经过高温处理，且步骤繁琐，不利用实际应用。

正式平板结构中(b)，TiO₂，SnO₂是最常用且可以获得高效率的电子传输材料，尤其是SnO₂，近年来的研究表明，性能要优于传统的TiO₂。但正式平板结构的器件中空穴传输材料通常都是使用有机材料，如Spiro-OMeTAD、PTAA等，这些材料具有一定的吸光性能，不利于在叠层器件中使用。虽然，无机的NiO可以作为空穴传输材料，但其制备工艺与钙钛矿薄膜不兼容。

反式平板结构器件中(c)，常用的电子传输材料为PCBM，同样为有机材料，存在吸光及稳定性差等问题。目前高效的叠层器件顶电池的结构都为反式结构，由于电子传输材料的制备工艺需要与钙钛矿材料的制备工艺兼容，即不得破坏钙钛矿薄膜，导致很多优异且稳定的电子传输材料，如SnO₂纳米晶，不能被应用到反式器件中。现文献中关于可将SnO₂应用到反式钙钛矿器件研究还是非常的少，基本上需要先制备一层保护层如C60、PCBM等，然后，利用ALD的方法制备SnO₂薄膜，工艺非常复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以应用到反式钙钛矿器件中的电子传输材料及其制备方法，填补无机电子传输材料SnO₂无法利用溶液法在钙钛矿薄膜上直接成膜的空白，为高效反式钙钛矿电池及钙钛矿/硅电池的发展奠定基础。

本发明是这样实现的：

一种可在钙钛矿薄膜上溶液法加工的SnO₂薄膜的制备方法，是将SnO₂纳米晶超声分散于异丙醇中，形成浓度为0.05-1.5mol/L的氧化锡胶体溶液；

在反式钙钛矿太阳能电池的制备过程中，利用旋涂法将氧化锡胶体溶液转移到钙钛矿薄膜上，退火去除溶剂异丙醇，得到作为电子传输层的SnO₂层。

更进一步的方案是：

所述SnO₂纳米晶是通过如下方法制备得到的：

将Sn源溶解，得到摩尔浓度为0.1-3mol/L的Sn溶液；

向Sn溶液中加入冰醋酸和氨水将溶液的pH值调节至7-10；使溶液在60-190℃的温度中反应10-90分钟，生成胶体溶液；