[发明专利]一种具有防水功能的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有防水功能的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，方法包括：在衬底上依次制备各个功能层；在最外层的功能层上制备离子液体层，其中离子液体层的材料为阳离子具有疏水特性的官能团，且支链末端含有C＝C双键，离子液体阴离子为卤元素离子Isupgt;‑/supgt;、Brsupgt;‑/supgt;、Clsupgt;‑/supgt;以及Fsupgt;‑/supgt;中的一种的离子液体；在离子液体层上制备金属电极，得到所述钙钛矿太阳能电池。本发明利用具有C＝C双键的离子液体在空气中加热发生聚合的性质，能在钙钛矿太阳能电池表面形成一层网状的离子液体，加上离子液体疏水的特性，能起到表面防水的作用，从而显著提高钙钛矿太阳电池的抗湿性能。当在表面沉积离子液体时，不会阻挡电荷的传输，从而不会造成钙钛矿太阳能电池转换效率的衰减。

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种具有防水功能的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳电池是基于染料敏化太阳电池发展起来的最新一代薄膜太阳电池，凭借高效率和低成本的优势，受到全世界范围内的广泛关注。目前钙钛矿太阳电池认证的最高效率已突破23％，可与传统的硅太阳能电池相媲美，工业化前景十分可观。然而，钙钛矿材料的不稳定性问题成为了其商业化应用道路上的最大阻碍。在各类会引起钙钛矿材料分解的因素中，水要严格避免，在钙钛矿太阳电池表面沉积一层防水层，提高电池的湿度稳定性尤为重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种具有防水功能的钙钛矿太阳能电池的制备方法，提高电池湿度稳定性。

本发明的技术方案为：一种具有防水功能的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

(1)在衬底上依次制备各个功能层；

(2)在最外层的功能层上制备离子液体层，其中离子液体层的材料为阳离子具有疏水特性的官能团，且支链末端含有C＝C双键，离子液体阴离子为卤元素离子I^-、Br^-、Cl^-以及F^-中的一种的离子液体；

(3)在离子液体层上制备金属电极，得到所述钙钛矿太阳能电池。

离子液体是一类具有很多特殊性质的绿色盐类物质，种类繁多，具有热稳定性及化学稳定性高、可操作温度范围宽、导电能力强等优点，通过设计不同结构的离子液体，它们会有很多特殊的物理化学性质。离子液体由有机正离子和负离子组成，一些疏水离子液体的有机正离子结构中存在C＝C双键，本发明中将此类离子液体沉积在钙钛矿器件表面时，在与空气接触或轻微加热的条件下，会发生聚合反应，在器件表面形成疏水的网状结构，从而能起到防水的作用，提高钙钛矿太阳电池的抗湿性。

作为优选，所述衬底为FTO玻璃衬底，所述步骤(1)中首先刻蚀部分衬底，将衬底分为刻蚀区域和未刻蚀区域，然后在刻蚀区域和未刻蚀区域的部分区域上依次制备电子传输层、钙钛矿吸收层以及空穴传输层。

作为优选，所述步骤(2)中将离子液体分散在异丙醇溶液中，通过旋涂法制备得到离子液体层。

作为优选，所述异丙醇溶液的浓度为1-5mg/mL，通过旋涂法制备离子液体层时，滴加30～100微升离子液体，旋涂速度为3000～4000rpm，旋涂完成后在空气中加热样品，温度为40℃～50℃。

作为优选，所述电子传输层的材料为TiO₂、ZnO以及SnO₂中的任意一种，所述电子传输层通过溶胶凝胶法、喷雾热解法或磁控溅射法制备而成。