[发明专利]一种采用聚酯纤维笔刷涂布法的钙钛矿太阳能电池的制备工艺

说明书

本发明属于太阳能电池领域，公开了一种新型的采用聚酯纤维笔刷涂布法的钙钛矿太阳能电池的制备工艺。所述的制备方法中将钙钛矿前驱体溶液加入到以聚酯纤维为笔头的液体粉笔中，采用涂抹的方法加工钙钛矿型太阳能电池，具有制备工艺简单、节约材料、无需旋涂，反溶剂等优点，有利于大幅度降低钙钛矿太阳能电池的制备成本并简化制备流程，节约材料；并且对衬底无严格的要求，更有利于制备大面积、柔性可弯曲的器件；简化了制备方法的同时，器件的光电转化效率保持在较高水平，也拥有较高的重复性，便于工业化生产。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种新型的钙钛矿太阳能电池的成膜方法，特别是涉及一种采用笔刷涂抹加工钙钛矿太阳能电池的制备工艺。

背景技术

面对目前能源危机及环境污染，可将太阳能直接转化为电能的光伏电池对于解决能源枯竭和缓解环境恶化，保障社会、经济的可持续健康发展具有非常重大的意义。近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池异军突起，其PCE从2009年的3.8%，迅速提升至目前的20%以上。钙钛矿材料成本价廉，有合适的带隙宽度，同时具有空穴和电子输运能力。因此，以有机-无机复合钙钛矿材料为代表的太阳能发电技术展现出了非常光明的产业化发展前景。

在2009年，日本Miyasaka等研究人员首次报道了具有钙钛矿结构的有机-铅卤化物（CH₃NH₃PbBr₃，CH₃NH₃PbI₃）作为光电转化材料被用于液态电解质染料敏化太阳能电池。由于钙钛矿吸光层在液态电解质中稳定性较差，仅得到3.81%的光电转换效率。目前，钙钛矿电池的 PCE已经提高到 23.3%，显示极具潜力的应用前景。

钙钛矿型太阳能电池走向应用，必须解决一下工艺上的问题。通常对于钙钛矿层薄膜采取旋涂的方式进行加工，然而在旋涂过程中不可避免的会浪费大量的材料，导致了制作钙钛矿太阳能电池的高额成本，同时废液对环境也有极大污染。并且使用匀胶机进行旋涂加工耗时较长，成本较高，效率低下。为了优化钙钛矿层薄膜的制作方法，研究者采用笔刷涂抹的方法，将钙钛矿前驱体溶液涂抹在基片上，不浪费一滴溶液，大大节约了材料，简化了制作过程。

发明内容

要解决的技术问题：常规的钙钛矿太阳能电池采用旋涂的方法加工钙钛矿层薄膜，其工艺过程繁杂、成本较高，为了简化这一过程，本发明的目的是提供一种采用聚酯纤维笔刷涂布法的钙钛矿太阳能电池制备工艺，具体采用以聚酯纤维为笔头的液体粉笔将钙钛矿前驱体溶液涂抹至基片上，通过调节涂抹速率和退火时间使钙钛矿薄膜平整结晶，简化的同时也保证了较高的光电转化效率。

技术方案：为了解决上述问题，本发明公开了一种采用聚酯纤维笔刷涂布法的钙钛矿太阳能电池制备工艺，所述的制备方法包括以下步骤：

（1）将碘化甲铵和碘化铅溶于由二甲基亚砜（DMSO）和γ-羟基丁酸内酯（GBL）组成的混合溶液里，搅拌均匀，获得钙钛矿DMSO-GBL溶液；

（2）将二氧化钛以沉积的形式加工在基底透明电极上，形成均匀的电子传输层薄膜；

（3）将钙钛矿DMSO-GBL溶液加入至笔头材料为聚酯纤维的液体粉笔空杆中，以涂抹的方法加工钙钛矿层薄膜，形成较为均匀的感光层；

（4）将钙钛矿层薄膜退火后，得到固化的感光层；

（5）在钙钛矿薄膜之上采用旋涂、喷墨打印、卷对卷或者步骤（3）中涂抹的方式加工处理2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴（Spiro-OMeTAD）薄膜，无需退火得到均匀的空穴传输层；

（6）在空穴传输层上采用蒸镀或者喷墨打印的方法加工处理MoO₃修饰层；

（7）在MoO₃修饰层上采用蒸镀或者喷墨打印方法加工阴极电极。