[发明专利]一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明提供了一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括采用刮涂法制备电子传输层和空穴传输层，采用先喷涂后刮涂的方法制备钙钛矿吸收层。刮涂的方式制备电子传输层和空穴传输层，能够保证良好的膜层质量，为钙钛矿层提供基础平台，实现钙钛矿吸收层和电子传输层之间、钙钛矿吸收层与空穴传输层之间的良好结合；先喷涂后刮涂的方法所制备得钙钛矿层均匀平整，表面缺陷大大降低，对钙钛矿太阳能电池的效率提高具有很强的增益效果；刮涂和喷涂得制备方法简单可行，对设备要求比较低，可应用于大面积钙钛矿太阳能电池的制备；可充分利用材料，在最大程度上节约成本，实现绿色生产。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，尤其涉及一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是以具有钙钛矿结构的有机-金属卤化物作为核心光吸收、光电转换、光生载流子输运材料的太阳能电池，其具有光电转换效率高、成本低、制备简单等突出的优点，成为目前太阳能电池的研究热点。

钙钛矿太阳能电池一般是由透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和背电极层构成的，制备方法主要包括液相法、气相法、气相辅助液相法和旋涂法。在实际研究中液相法、气相法和气相辅助液相法的制备工艺较为复杂，所涉及的设备繁杂，得到的膜缺陷较多，使得所制备的钙钛矿太阳能电池整体性能不佳；旋涂法因其成膜质量高、成膜厚度、内部结构及表面形貌性能较好，便于控制，且可重复性好等特点，在实验室的研究中占据主流地位，但旋涂法只适用于较小的衬底，而且材料浪费率较高，无法应用于大面积器件的制备，限制了钙钛矿太阳能电池的产业化发展。

CN105655489A公开了一种基于喷涂工艺制备大面积钙钛矿太阳能电池的方法，采用喷涂法制备电子传输层、连续喷涂法制备钙钛矿吸收层、喷涂法制备空穴传输层和背电极层，实现了大面积钙钛矿太阳能电池的制备。但采用连续喷涂的这种方法所制备的各膜层，粗糙度较高，容易形成孔洞，形成电池后，容易产生短路现象。

CN109216548A公开了一种钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法，采用在导电基底上制备空穴传输层、氧化铝层、铜铟硫-钙钛矿复合层、电子传输层的办法制备钙钛矿太阳能电池，其中刮涂法工艺简单，对设备要求低，可以节约成本，实现绿色生产，并且可以使用柔性基底取代传统玻璃基底，实现了钙钛矿电池的柔性化；但是在采用刮涂法制备钙钛矿层时，会存在PbI₂残留过量的问题，对钙钛矿的形成造成不良的影响。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种简单有效的刮涂-喷涂结合的方法制备钙钛矿太阳能电池，解决了现有技术中单纯地喷涂电子传输层和空穴传输层所造成的膜层粗糙度高、容易形成孔洞，造成电池短路的问题，以及单纯地刮涂法制备钙钛矿层时存在PbI₂残留过量的问题，并且可以应用于大面积钙钛矿太阳能电池的制备，所制备的各膜层平整均匀，提高了大面积钙钛矿电池的效率。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述方法包括采用刮涂法制备电子传输层和空穴传输层，采用先喷涂后刮涂的方法制备钙钛矿吸收层。

可选地，所述钙钛矿吸收层的制备步骤为：

在所述电子传输层或所述空穴传输层上喷涂PbI₂溶液，得到PbI₂薄膜层；在所述碘化铅薄膜层上刮涂FAI/MACl/MABr的混合溶液，得到钙钛矿吸收层。

可选地，所述PbI₂溶液的浓度为1.13mol/L-1.53mol/L。

可选地，所述PbI₂薄膜层的厚度为150nm-250nm。

可选地，所述钙钛矿吸收层的厚度为300nm-400nm。