[发明专利]一种阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在透明FTO导电玻璃衬底上旋涂SnO₂薄膜作为电子传输层，在电子传输层上用一步溶液法制备钙钛矿吸光层，在钙钛矿的前驱体溶液中掺杂阳离子，然后旋涂Spiro-OMeTAD作为空穴传输层，最后蒸镀金电极制得阳离子掺杂的钙钛矿太阳能电池。

2.根据权利要求1所述阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于,所述的FTO导电玻璃选用的是透光率>90％的FTO导电玻璃；导电玻璃在使用之前需要经过清洗处理和刻蚀处理；清洗处理是将FTO导电玻璃依次放入去洗涤剂、离子水、乙醇、丙酮、异丙醇溶剂中在超声清洗仪中超声10-30min，本过程重复两遍；超声结束将FTO导电玻璃用氮气吹干；刻蚀处理是将导电玻璃放在刻蚀机中刻蚀5-20min，获得表面洁净、浸润性好的FTO导电玻璃。

3.根据权利要求1所述阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于所述的SnO₂电子传输层的制备过程是，配置SnO₂前驱体溶液，将二氧化锡胶体水分散系按照一定的比例稀释在去离子水中，磁力搅拌10-20h，即可以作为制备低温SnO₂电子传输层的前驱体溶液；用配制好的SnO₂前驱体溶液制备SnO₂电子传输层，将FTO导电玻璃放在匀胶机上，将前驱体溶液均匀地铺展在FTO玻璃表面，设置匀胶机的转速为2000-5000rpm，时间为20-50s，旋涂结束后，将旋涂好前驱体溶液的FTO导电玻璃置于500-200℃的热板上加热10-60分钟，使前驱体溶液能够充分结晶，最终得到SnO₂低温电子传输层。

4.根据权利要求1所述阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于所述的钙钛矿吸光层的制备过程是：配制钙钛矿前驱体溶液，将甲脒碘、碘化铅、甲胺溴、溴化铅按照1:1.1:0.2:0.22的比例溶解于NN-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)；制备钛矿吸光层薄膜，将旋涂好SnO2电子传输层的FTO导电玻璃转入手套箱里，将FTO导电玻璃放在匀胶机上，将钙钛矿前驱体溶液均匀地铺展在SnO2电子传输层上，设置匀胶机参数：低速转速为100-2000rpm，加速度为100-2000rpm/s，时间为10-60s；高速转速为2000-6000rpm，加速度为1000-6000rpm/s，时间为10-60s，在高速阶段结束前60-10s向着FTO导电玻璃衬底滴加50-300ul的氯苯作为反溶剂，旋涂结束后，将旋涂好钙钛矿前驱体溶液的FTO导电玻璃置于100-200℃的热板上加热10-60min，使前驱体溶液能够充分结晶，最终得到钙钛矿吸光层薄膜。

5.根据权利要求1所述阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于所述的阳离子掺杂钙钛矿的阳离子包括Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、、Mn²⁺、Co²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等＝，掺杂浓度在0.1％-50％。

6.根据权利要求1所述阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于所述的空穴传输层的制备过程是：配制Spiro-OMeTAD前驱体溶液是将一定质量的Spiro-OMeTAD溶于的氯苯中，然后加入Li-TFSI和4-叔丁基吡啶(TBP)，晃动至澄清透明；制备空穴传输层是将制备好的Spiro-OMeTAD前驱体溶液均匀的铺展在制备好的钙钛矿薄膜上，设置匀胶机参数为1000-6000rpm，时间位10-60s，旋涂结束获得均匀的空穴传输层薄膜，随后将制备好的薄膜取出手套箱，放在干燥皿中氧化6-24h。

7.根据权利要求1所述阳离子掺杂钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于所述电极的制备方法是：将氧化好的器件放入热蒸发真空镀膜机中，将真空度抽至10^-3-10^-5Pa以下，使用的蒸发速率在空穴传输层上蒸镀一层60-200nm的金或银作为对电极，至此得到完整的钙钛矿太阳能电池器件。