[发明专利]一种制备双电子传输层钙钛矿太阳能电池方法

说明书

本发明实施例提供本发明提供了一种利用双电子传输层结构制备高性能钙钛矿太阳能电池的方法。所述方法包括：在掺杂氟的氧化锡透明导电玻璃上制备双电子传输层；所述双电子传输层为铟镓锌氧薄膜和氧化锡薄膜，所述IGZO薄膜的制备方法可选磁控溅射或者溶液旋涂，层厚10‑45nm；采用溶液旋涂的方法制备一层有机无机杂化钙钛矿结构的FA_0.7MA_0.2Cs_0.1Pb(Br_0.05I_0.95)₃作为光吸收层；采用溶液旋涂的方法制备一层Spiro‑OMeTAD作为空穴传输层；采用真空蒸镀金电极。上述技术方案具有如下有益效果：减少太阳能电池内部载流子复合促进有效能量输出，提高太阳能电池的填充因子(FF)，以制备高能量转换效率的太阳能电池。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，尤其涉及一种基于铟镓锌氧和二氧化锡双电子传输层钙钛矿太阳能电池制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池在近年来获得迅速的发展，其最高能量转换效率已经达到22.1％。为了实现有效的能量输出，钙钛矿太阳能电池中通常包括吸光层、载流子传输/阻挡层和电极等多层薄膜。其中载流子传输层包括电子传输层和空穴传输层，分别起到传导电子、阻挡空穴和传导空穴、阻挡电子的作用，以促进吸光层产生的光生载流子向两侧分离，形成有效的能量输出，减少太阳能电池内部的载流子复合，提高能量转换效率。

铟镓锌氧(IGZO)是平板显示领域薄膜晶体管常用的沟道层材料，其具有宽禁带、高透光性和高迁移率的优点。与钙钛矿太阳能电池中常用的二氧化钛(TiO₂)电子传输材料相比，IGZO拥有与TiO₂相似的能级结构，并且有着远高于TiO₂的电子迁移率，意味着IGZO可以应用为钙钛矿太阳能电池的电子传输层，并能帮助实现更高的能量转换效率。

IGZO直接与钙钛矿材料接触时可能引起钙钛矿材料的分解，并且IGZO表面的缺陷态可能成为太阳能电池内部的载流子复合中心，造成太阳能电池效率下降甚至引起期间损坏。作为IGZO表面缺陷钝化和器件保护层，本发明中在IGZO电子传输层表面增加一层SnO₂电子传输层形成双电子传输层结构，制备出高能量转换效率，且输出电流密度-电压曲线具有更高填充因子(FF)和低正反电压扫描方向回滞。

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

IGZO直接与钙钛矿材料接触时可能引起钙钛矿材料的分解，并且IGZO表面的缺陷态可能成为太阳能电池内部的载流子复合中心，造成太阳能电池效率下降甚至引起期间损坏。

发明内容

本发明实施例提供一种高能量转换效率和右更高充填因子的钙钛矿太阳能电池。

一方面，本发明实施例提供了具有IGZO和SnO₂双电子传输层结构的钙钛矿太阳能电池。

另一方面，本发明实施例提供了具有IGZO和SnO2双电子传输层结构钙钛矿太阳能电池的制备方法。

一种具有双电子传输层结构的太阳能电池的制备方法，所述方法包括：

步骤1.在掺杂氟的FTO导电玻璃上制备双电子传输层；所述双电子传输层为IGZO薄膜和SnO₂薄膜，所述IGZO薄膜的制备方法可选磁控溅射或者溶液旋涂，层厚10-45nm；所述SnO₂薄膜采用溶液旋涂法制备；

步骤2.在所述双电子传输层上采用溶液旋涂的方法制备一层有机无机杂化钙钛矿结构的FA_0.7MA_0.2Cs_0.1Pb(Br_0.05I_0.95)₃作为光吸收层；