[发明专利]一种钙钛矿层及太阳能电池的制备方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿层及太阳能电池的制备方法。该钙钛矿层的制备方法包括：分别制备第一电极层与第二电极层；其中，第二电极层设置有注入孔；将第一电极层与第二电极层叠加在一起，并留有预定空隙；向注入孔中注入钙钛矿原料液，在80℃‑180℃下，加热1h‑100h，在预定空隙中形成钙钛矿层。本发明还提供了包括上述钙钛矿层的制备步骤的太阳能电池的制备方法。本发明的方法制备得到的太阳能电池具有较高的转换效率和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术

目前能源与环境问题日益严重，太阳能发电是减少环境污染、取代传统能源的一项有效安全的途径。近几年新兴的钙钛矿太阳能电池，优点十分突出：可实现全溶液法制备，制备工艺简单、成本低；电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长等；可制备柔性、透明电池；具有大的光吸收系数、高的载流子迁移率和价带低等特征，是一种非常良好的光吸收材料。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域研究方向，目前的钙钛矿太阳能电池已经获得了超过23.3％的光电转换效率，应用前景十分广阔。

传统的钙钛矿电池结构通常由三部分组成：透明导电基板、钙钛矿材料层、顶部对电极。在传统结构中，透明导电基板和钙钛矿材料层中间以及对电极和钙钛矿吸光层中有电子传输层和电荷传输层。在传统大钙钛矿电池的制备中，小面积钙钛矿电池通常采用旋涂方式制备，这种方式效率较高，但很难做大。而适用于钙钛矿组件的大规模的非旋涂涂布方式，比如狭缝涂布，刮刀涂布很难制备效率较高的大面积均匀钙钛矿薄膜，并且这两种方法都需要后续的上层电荷传输层的制备和顶部对电极的制备，需用到真空蒸镀，溅射等复杂工艺。

另外传统方法制备的钙钛矿器件稳定性较差，这与传统工艺难以制备质量较高的厚膜有关系，并且需要后续的封装工艺。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有较高的光电转换效率和稳定性的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

分别制备第一电极层与第二电极层；其中，第二电极层设置有注入孔；

将第一电极层与第二电极层叠加在一起，并留有预定空隙；注入孔与预定空隙连通；

向注入孔中注入钙钛矿原料液，在80℃-180℃下，加热1h-100h，在预定空隙中得到钙钛矿层。

本发明的钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿层是通过夹具法制备得到的，利用第一电极层与第二电极层控制钙钛矿层的生长方向，制备方法中不涉及真空蒸镀或溅射等后续复杂的工艺，不需要后续的封装工艺，直接靠钙钛矿在预定空隙中的生长实现与第一电极层和第二电极层的接触，工艺简单、可重复性高、可操作性强。

在本发明的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿层的制备方法中，向注入孔中注入钙钛矿原料液时，可以将钙钛矿原料液分多次(至少两次)注入，以使钙钛矿层与第二电极层、第一电极层均有紧密接触。

具体地，第一电极层可以为第一电极与下基底叠合在一起形成的层；第一电极层也可以为单独的第一电极。

其中，第一电极包括但不限于为电子传输层或电荷传输层。更具体地，第一电极为二氧化钛、二氧化锡、氧化锌、PCBM、氧化镍、金、ITO。

具体地，第二电极层可以为第二电极与上基底叠合在一起形成的层；第二电极层也可以为单独的第二电极。

当第二电极层为第二电极与上基底叠合在一起形成的层时，在第二电极和上基底上均设置注入孔；当第二电极层为单独的第二电极时，在第二电极上设置注入孔。