[发明专利]一种掺杂有功能添加剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺杂有功能添加剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法，该方法通过在传统的钙钛矿溶液中加入五氟化铌添加剂，一方面，氟离子的加入可以改变钙钛矿薄膜结晶性和缺陷态，形成无晶界的高质量钙钛矿薄膜；另一方面，氟离子可以使钙钛矿薄膜的疏水性提高，并且会抑制钙钛矿的相变而进一步提高电池的空气稳定性和光照稳定性，进而获得高效率的钙钛矿太阳电池。对钙钛矿电池的产业化具有重要的实用价值和指导意义。

【技术领域】

本发明属于薄膜太阳电池技术领域，具体涉及一种掺杂有功能添加剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法。

【背景技术】

随着人类社会发展对能源需求的与日俱增以及传统化石能源的日益减少和所带来的环境污染问题。人类急需寻找一种可再生的新能源来代替传统的化石能源。具有可再生和清洁无污染等优点的太阳能越来越受到人们的重视。利用太阳能是满足全球范围内日益增长的能源需求的重要方法之一。将太阳能转换为电能的一种有效方法是制备基于光生伏特效应的太阳电池。研发高效低成本的新型太阳电池，是实现太阳能光伏发电应用的技术基础。

薄膜太阳电池因其低成本，弱光响应好、制备工艺简单，而受到广泛关注。近年来，由于钙钛矿材料优异的光电特性，使其成为光伏材料领域的研究重点。其中以有机无机杂化钙钛矿为代表的太阳电池技术具有更加光明的应用前景，且近几年来在效率、稳定性和产业化方面都取得一定成果。钙钛矿电池效率也已从2009年的3.8％跃升至目前的23.3％。

钙钛矿太阳电池的研究热点主要集中在两个方面：一方面，提高转换效率，实现规模化生产，降低电池成本；另一方面，努力探索新的材料和制备工艺来提高钙钛矿电池的稳定性。因此，制备出高质量的钙钛矿薄膜对于获得高效稳定的钙钛矿太阳电池是十分必要的。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种掺杂有功能添加剂的钙钛矿太阳电池及其制备方法；该电池将五氟化铌作为功能添加剂引入到钙钛矿太阳电池中，可以有效提高钙钛矿薄膜的质量、抑制薄膜的相转变进而提高钙钛矿太阳电池的效率和稳定性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种掺杂有功能添加剂的钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，清洗导电玻璃衬底；

步骤2，在清洗后的导电玻璃衬底上制备电子传输层；

步骤3，将五氟化铌粉末溶解在DMF和DMSO的混合溶液中，搅拌后制得五氟化铌浓度为0.5～10mg/mL的五氟化铌溶液；

步骤4，通过步骤3制得的五氟化铌溶液制备含有五氟化铌添加剂的钙钛矿前驱体溶液，其中五氟化铌添加剂的浓度为0.8～1.4mol/L；

步骤5，将步骤4制得的钙钛矿前驱体溶液通过旋涂法涂布在电子传输层上，制得钙钛矿吸收层；

步骤6，在钙钛矿吸收层上制备空穴传输层；

步骤7，在空穴传输层上蒸镀电极。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤1中，清洗导电玻璃衬底的步骤为：将导电玻璃衬底依次在丙酮、异丙醇和乙醇中超声清洗各5～30min，氮气吹干得到清洗后的导电玻璃衬底。

优选的，步骤2中，在导电玻璃衬底上制备电子传输层的方法为水浴沉淀法、旋涂、刮涂、丝网印刷、原子层沉积或者物理气相沉积法中的任一种。