[发明专利]一种柔性钙钛矿-铜铟镓硒叠层太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性钙钛矿-铜铟镓硒叠层太阳能电池，其特征在于：包括作为底电池单元的柔性铜铟镓硒电池和作为顶电池单元的钙钛矿电池，所述顶电池单元和所述底电池单元通过ITO中间层连接；

所述柔性铜铟镓硒电池的结构从下至上依次为：厚度为20～40μm的柔性不锈钢基底、厚度为400～600nm的Mo金属电极层、厚度为1～2μm的CIGS光吸收层薄膜、厚度为400-600nm的CdS缓冲层和厚度为200～300nm的AZO薄膜；

所述钙钛矿电池的结构从下至上依次为：厚度为100～120nm的PTAA空穴传输层、厚度为500～600nm的Cs_0.1MA_0.9PbI_2.9Cl_0.1钙钛矿光吸收层薄膜、厚度为30～40nm的PCBM电子传输层、厚度为10～20nm的C₆₀界面修饰层、厚度为100～150nm的Ag顶电极；

所述ITO中间层的30～50nm。

2.一种权利要求1所述柔性钙钛矿-铜铟镓硒叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)作为底电池单元的柔性铜铟镓硒电池的制备

首先在柔性不锈钢基底上溅射一层Mo金属电极，然后利用多元共蒸发法沉积CIGS吸收层薄膜，再利用化学水浴沉积法制备CdS缓冲层，随后溅射一层AZO薄膜；

(2)中间层的制备

在所述柔性铜铟镓硒电池的AZO薄膜上溅射ITO中间层；

(3)作为顶电池单元的钙钛矿电池的制备

(31)利用双面胶将基底粘贴到玻璃上；将6～10mg PTAA粉溶解于1mL氯苯中，然后旋涂到所述ITO中间层上，形成PTAA空穴传输层；

(32)将0.645g PbI₂粉和0.024g CsCl粉溶解于1mL由DMF和DMSO按体积比7:3构成的混合溶液中，搅拌均匀，形成前驱体溶液；将所述前驱体溶液在所述PTAA空穴传输层上旋涂成膜，再将基底转移至管式炉中，并在管式炉中放入3g MAI粉，利用原位化学气相沉积得到Cs_0.1MA_0.9PbI_2.9Cl_0.1钙钛矿光吸收层薄膜；

(33)将20～30mg PCBM粉溶于1mL氯苯中，然后旋涂到所述钙钛矿光吸收层薄膜上，形成PCBM电子传输层；在所述PCBM电子传输层上热蒸发一层C₆₀作为界面修饰层；最后蒸Ag作为顶电极，即得到柔性钙钛矿-铜铟镓硒叠层太阳能电池。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述化学水浴沉积法的步骤是：

首先向烧杯中加入100mL去离子水，称取0.0549g氯化镉和1.1418g硫脲加入其中，随后再加入26mL质量浓度为25～28％的氨水，最后加去离子水定容至200mL，获得缓冲层前驱液；将水浴温度升至60℃，将基底在所述缓冲层前驱液中浸泡20min，取出后用去离子水冲洗表面、用氮气吹干，即形成CdS缓冲层。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(31)中，PTAA的旋涂速度为2500～3000rpm、时间30～40s，随后90℃下退火5min。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(32)中，形成所述前驱体溶液的搅拌温度为70～90℃。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(32)中，前驱体溶液的旋涂速度为4000～5000rpm、时间为30～40s，随后100℃下退火30min。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(32)中，所述原位化学气相沉积的条件为：首先抽真空至1～100Pa，然后升温至140～150℃，保温反应60min，最后自然冷却至室温，取出。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(33)中，形成PCBM电子传输层的旋涂速度为3000～4000rpm、时间30～40s，随后60℃退火3min。