[发明专利]一种以氧化锌做电子传输层的无机钙钛矿电池制备方法

说明书

本发明提供了一种以氧化锌做电子传输层的无机钛矿电池及其制备方法，属于太阳能电池领域。包括依次设置的透明导电玻璃基底，ZnO电子传输层，CsPbI₃无机钙钛矿吸光层，空穴传输层和金属对电极。本发明以ZnO做电子传输层，制备基于CsPbI₃无机材料的钙钛矿太阳能电池，取得了超过12％的光电转化效率。相对有机无机杂化钙钛矿材料，纯无机钙钛矿材料具有更好的热稳定性，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种以氧化锌做电子传输层的无机钙钛矿电池及其制备方法，其特征在于，电池结构包括ZnO电子层和CsPbI₃吸光层。

背景技术

现如今，传统能源逐渐枯竭，环境污染问题日益加剧，发展可再生清洁能源成为了当下的重要任务。目前广泛研究的新型可再生能源主要有太阳能、风能、水能、潮汐能、海洋能、地热能等。其中太阳能电池因其储量丰富、分布广泛、不受地域限制、易储存等优点而成为目前的研究热点。目前对太阳能的利用主要有光热转化、光电转化和光化学转化，其中光电转换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，但是其制备过程导致的高能耗和高成本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，几年的时间里其光电转换效率从3.8％提升至23％以上。

钙钛矿太阳能电池一般由透明导电玻璃、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、金属对电极几个部分组成。实验室目前效率较高的电池采用的吸光层多为有机无机杂化钙钛矿材料，如MAPbI₃和FAPbI₃等，因其有机组分的存在使得电池的热稳定性和长期稳定性较差。用无机组分取代有机阳离子的全无机钙钛矿材料具有更好的热稳定性，应用前景相对更好。因此改善电池的制备工艺，提升无机钙钛矿电池的性能是目前一个重要任务。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种以ZnO为电子层和CsPbI₃为吸光层的一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种无机钙钛矿电池制备方法。包括依次设置的透明导电玻璃基底，ZnO电子传输层， CsPbI₃无机钙钛矿吸光层，空穴传输层和金属对电极。

本发明还提供了上述技术方案所述碳基钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

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

(2)将ZnO前驱体溶液旋涂在所述预处理基底表面，得到ZnO致密层；

(3)在所述ZnO致密层表面沉积CsPbI₃钙钛矿吸光层后进行退火处理，得到 FTO/ZnO/CsPbI₃；

(4)在所述步骤(3)得到的FTO/ZnO/CsPbI₃表面沉积空穴传输层，随后沉积一层金属对电极，得到无机钙钛矿太阳能电池。

优选地，所述步骤(3)中沉积CsPbI₃钙钛矿吸光层包括以下步骤：用PbI₂和HI合成HPbI₃粉末，将HPbI₃和CsI配置成前驱体溶液旋涂在所述ZnO表面后进行退火处理，得到FTO/ZnO/CsPbI₃。

优选地，所述步骤(3)中沉积CsPbI₃的前驱体溶液浓度为0.6M。

优选地，所述步骤(3)中退火处理的温度为120～150℃，所述退火处理的时间为2～3min。