[发明专利]一种利用氧化铈作为介孔层材料制备钙钛矿太阳能电池的方法

说明书

本发明涉及钙钛矿太阳能电池制备技术领域，其目的在于提供了一种利用氧化铈作为介孔层材料制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括如下步骤：氧化铈纳米颗粒的制备；氧化铈浆料的制备；电子传输层和介孔层的制备；用氧化铈修饰氧化钛介孔层或用氧化铈做介孔层；进行电池的制备，其有益效果在于：制备氧化铈的浆料，分散后直接利用氧化铈纳米颗粒作为介孔层材料，提高电池的效率和稳定性，同时，通过在介孔二氧化钛层上引入氧化铈层，钝化氧化钛的缺陷，加速电荷传输。用氧化铈修饰介孔层或者介孔层直接替换为CeOx后，相比于氧化钛，其最小导带得以提升，促进了电荷的提取和转移，减少了载流子间的复合，有利于开路电压的提升，提高了电池的稳定性。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种利用氧化铈作为介孔层材料制备钙钛矿太阳能电池的方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池作为能源设备引起了广泛的关注。常用的钙钛矿太阳能电池结构为FTO/电子传输层/介孔层/钙钛矿吸光层/空穴传输层/金属电极。其中，介孔材料能够促进钙钛矿的成膜以及提高表面覆盖率，从而加速载流子的传输。

目前高效率的电池大多使用的是介孔二氧化钛作为介孔层，但二氧化钛电荷迁移率不高，与钙钛矿间的能级相对不匹配，其次，在光照条件下，尤其是紫外光照射下，二氧化钛表面的氧发生解吸附，产生电子缺陷，另外，四价的钛离子容易产生电子缺陷，钛的缺陷和氧的缺陷会影响电荷的传输，加重载流子的复合。因此，需要对二氧化钛进行修饰，或者发展一种新的介孔层材料来取代二氧化钛，使电池的能级更匹配，电池的性能和稳定性得以提高。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术中的不足，提供了一种利用氧化铈作为介孔层材料制备钙钛矿太阳能电池的方法，通过制备氧化铈的浆料，分散后直接利用氧化铈纳米颗粒作为介孔层材料，提高电池的效率和稳定性，同时，在介孔二氧化钛层上引入氧化铈层，钝化氧化钛的缺陷，加速电荷传输。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案具体如下：

一种利用氧化铈作为介孔层材料制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括如下步骤：

步骤1：将无水乙酸钠加入醋酸以及水中制备缓冲溶液，将六水合硝酸铈加入醋酸钠-醋酸的缓冲溶液中，反应后加水稀释，待稀释后的溶液移入高压反应釜中充分反应后，用水离心洗涤沉淀，干燥得到氧化铈纳米颗粒；

步骤2：将乙基纤维素加入松油醇中加热溶解得到混合溶液，将步骤1中制备的氧化铈纳米颗粒研磨后加入上述混合溶液，用球磨机进行研磨，得到氧化铈的浆料；

步骤3：用锌粉和盐酸刻蚀FTO玻璃，将刻蚀后的FTO玻璃用丙酮，蒸馏水以及乙醇洗涤，将醋酸铈与二水乙酸锌混合溶解到2-甲氧基乙醇中，溶解后，用匀胶机旋涂，然后在500℃下退火30min，获得电子传输层，冷至室温后，将基底放入70℃的TiCl₄溶液中煮12分钟，进行干燥；

步骤4：进行介孔层的制备，介孔层的制备包括如下两种方案之一：

方案1)：用氧化铈做介孔层：

将制得的浆料分散到异丙醇中，用旋涂仪旋涂于基底上，500℃下退火30min，得到氧化铈介孔层；

方案2)：用氧化铈修饰氧化钛介孔层：

将TiO₂浆料分散到异丙醇中，TiO₂浆料的型号为Dyesol DSL 18NR-T，用旋涂仪进行旋涂，500℃下退火30min，得到二氧化钛介孔层，将醋酸铈溶于2-甲氧基乙醇中，用旋涂仪进行旋涂，500℃下退火30min，得到用氧化铈层修饰的介孔层；