[发明专利]一种基于室温成膜制备氧化锡电子传输层的钙钛矿电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于室温成膜制备氧化锡电子传输层的钙钛矿电池及其制备方法，所述电池包括衬底材料、透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极；所述电子传输层为室温成膜制备的氧化锡纳米微晶涂层。本发明在室温成膜制备氧化锡电子传输层，可简化电池器件的制备过程，降低成本，提高钙钛矿太阳能电池的制备效率；同时有利于制备柔性电池器件，推进钙钛矿太阳能电池向功能化、实用化方面的发展。本发明提供的方法简单有效，室温成膜制备氧化锡电子传输层具有与高温退火氧化锡电子传输层水平相当的电学性能，可使钙钛矿电池最高效率达到19.79％，具有应用潜力。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于室温制备氧化锡电子传输层的钙钛矿电池及其制备方法。

背景技术

当今世界人口大爆炸，工业发展迅速，造成严重的能源紧缺和环境污染，因此急需寻找新的清洁无污染的可再生能源。太阳能具有取之不尽、用之不竭、清洁无污染的特点，具有极大的发展潜力。近年来光伏电池技术发展迅速，尤其是钙钛矿太阳能电池的发展尤为瞩目。十年间，钙钛矿太阳能电池器件的效率已从3.8％迅速提高到了24％以上，可以媲美传统硅电池和CIGS薄膜电池，具有十分广阔的应用前景。

钙钛矿太阳能电池主要为多层结构，包括透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、对电极等。目前，常用的无机电子传输层的材质主要为氧化锡、氧化钛、氧化锌等。为了提高无机电子传输层的结晶率和电子迁移率，无机电子传输层成膜后的高温退火过程不可避免。而高温退火过程会增加制备工艺的复杂性，提高制备成本；同时会破坏柔性薄膜基底，不利于其柔性化的发展。

专利CN201810961093.2公开了一种钙钛矿太阳能电池的制作方法，包括获取FTO电极层，在FTO电极层上制备玻璃衬底，在玻璃衬底上制备透明导电电极，在透明导电电极上制备空穴传输层，在空穴传输层上制备钙钛矿薄膜，在钙钛矿薄膜上制备电子传输层，在真空蒸镀条件下，通过在电子传输层上真空蒸镀惰性半金属电极层，以制备钙钛矿太阳能电池。

专利CN201810165850.5公开了界面修饰的氧化锌纳米棒阵列作为电子传输层在制备钙钛矿太阳能电池中的应用，通过水浴法在透明衬底上生长出均匀排列的氧化锌纳米棒阵列，再在氧化锌纳米棒阵列上旋涂PCBA溶液修饰界面，然后在界面修饰后的氧化锌纳米棒阵列上依次旋涂钙钛矿吸光层和空穴传输层，最后蒸镀电极制得界面修饰的氧化锌纳米棒阵列作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池。

基于现有技术，简化钙钛矿太阳能电池器件的制备工艺，减少高温烧结过程，有利于提高大规模电池器件的制备效率，降低制备成本，同时有利于钙钛矿太阳能电池的柔性化和功能化发展。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于室温成膜制备氧化锡电子传输层的钙钛矿电池及其制备方法，所述钙钛矿电池及其制备方法以氧化锡纳米微晶为电子传输层的原料，制备氧化锡电子传输层，室温成膜后结合紫外臭氧处理，无需退火，简化电池器件的制备过程，为钙钛矿太阳能电池的柔性化和产业化发展提供参考。

本发明提供一种基于室温成膜制备氧化锡电子传输层的钙钛矿电池，所述电池包括衬底材料、透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极；所述电子传输层为室温制备的氧化锡纳米微晶涂层。

所述衬底材料为硬质透明玻璃或者柔性有机塑料，优选的，所述衬底材料选自ITO玻璃、FTO玻璃或柔性PEN。

所述透明电极选自铟锡氧化物、氟锡氧化物或铝锌氧化物，优选的，所述透明电极的透光度大于70％，所述透明电极的面电阻小于15Ω。

所述电子传输层为室温成膜制备的氧化锡纳米微晶涂层，具有分离传输钙钛矿吸光层中光生电子的作用，优选的，所述电子传输层的厚度为10-50nm。

所述电子传输层的结构选自平面结构或多孔骨架结构。