[发明专利]一种全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：采用液相沉积法在洁净的导电基底上制备电子传输层；采用一步旋涂法制备钙钛矿吸光层，旋涂前将步骤1所得导电基底和钙钛矿前驱体溶液同时进行预热处理，然后在加热板上进行退火处理；将空穴传输材料旋涂于步骤2所得钙钛矿吸光层上得到空穴传输层；蒸镀金属对电极。本发明采用对导电基底和钙钛矿前驱体溶液同时进行预热处理，在旋涂过程中，预热处理所剩余的热量能够加快溶剂分子的挥发从而减少基底上的溶剂残留，增加全无机钙钛矿薄膜的覆盖性以及提高结晶度，获得质量较好的全无机钙钛矿薄膜。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是近年来兴起的第三代新型太阳能电池。由于其具有高的载流子迁移率、较长的吸收波长范围、可调的光学带隙等一系列优点受到广大科研工作者的极大关注。从2009年至今，基于有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池，其效率在短短的十年间从3.8％提高到24.2％，与硅太阳能电池的效率相当。与传统硅太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池具有工艺制作简单，成本低，尺寸能够任意定制等特点，成为目前最具有潜力的太阳能电池。

与有机-无机杂化钙钛矿相比，全无机钙钛矿太阳能电池的突出优点是：其相在高温下的稳定性更好，受到广大科研工作者的大量关注。目前全无机钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿层吸光层是制约其发展的最大因素。制备表面平整，晶粒尺寸大，均匀的钙钛矿薄膜是提高钙钛矿太阳能电池各项光伏性能的关键一步。

发明内容

本发明目的在于提供一种高效可控且重复性高的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，得到的钙钛矿薄膜孔洞明显较少，而且晶粒尺寸有着比较明显的长大，同时器件的效率也有着十分显著的提升。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)采用液相沉积法在洁净的导电基底上制备电子传输层；

2)采用一步旋涂法制备钙钛矿吸光层，旋涂前将步骤1所得导电基底和钙钛矿前驱体溶液同时进行预热处理，然后在加热板上进行退火处理；

3)将空穴传输材料旋涂于步骤2所得钙钛矿吸光层上得到空穴传输层；

4)蒸镀金属对电极。

按上述方案，步骤1所述导电基底为掺氟氧化锡导电玻璃(FTO)或掺铟氧化锡导电玻璃(ITO)。

按上述方案，步骤1所述电子传输层为TiO₂、SnO₂或ZnO。

按上述方案，步骤2所述预热处理的温度范围在50-120℃。

按上述方案，步骤2所述钙钛矿吸光层为ABX₃结构，其中A为金属阳离子铯Cs⁺，B为Pb²⁺、Sn²⁺、Ba²⁺、Ge²⁺、In³⁺、Sr²⁺、Co²⁺、Ge²⁺、Ca²⁺、Bi³⁺、Eu²⁺中的一种或几种，X为Cl^—、Br^—、I^—、SCN^—中的一种或几种。

按上述方案，步骤2所述退火处理于200-280℃退火8-15min。

按上述方案，步骤3所述所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD(2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴)；转速为3000-4000rpm，时间为30s。