[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括：(a)选取衬底基片并进行预处理；其中，所述衬底基片设有阴极电极；(b)在所述衬底基片上生长电子传输层；(c)在所述电子传输层上制备钙钛矿吸光层；(d)在所述钙钛矿吸光层上淀积Λ‑型有机空穴传输材料以形成空穴传输层；(e)在所述空穴传输层上制作阳极以完成所述钙钛矿太阳能电池的制备。本发明公开的太阳能电池工艺简单，成本较低；同时，制备的太阳能电池具有较高的转化率和稳定性。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着技术的进步和可持续发展观念的树立，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。其中，光伏发电是新能源领域中的一个重要方向，其主要利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能。目前无机半导体的太阳能电池占据了80％的市场，比如硅基太阳能电池和基于直接带隙无机半导体的薄膜太阳能电池(如碲化镉、铜铟镓硒等)等，然而高昂的制造成本极大限制了这类太阳能电池的商业化应用。

近年来有机无机杂化钙钛矿材料的出现引起全世界极大关注，因而作为第三代太阳能电池的钙钛矿太阳能电池也被各界所关注。而钙钛矿太阳能电池的空穴传输层由于能够有效的传递空穴，阻挡电子，有利于阳极对空穴的收集，因此，空穴传输层材料在钙钛矿太阳能电池(PVSCs)的光电转化效率(PCE)提升中发挥着至关重要的作用。

目前，文献报道的大部分PVSCs使用spiro-OMeTAD制作空穴传输层，然而，由于spiro-OMeTAD空穴迁移率较低，成膜时容易区域结晶，钙钛矿吸光层与空穴传输层界面处载流子复合率较高，从而降低了钙钛矿电池的可靠性和稳定性，影响了太阳能电池的性能和光电转化效率。此外，spiro-OMeTAD合成步骤复杂，价格昂贵，进而使得PVSCs的制作成本较高，不利于PVSCs的商业化应用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

(a)选取衬底基片并进行预处理；所述衬底基片设有阴极电极；

(b)在所述衬底基片上生长电子传输层；

(c)在所述电子传输层上制备钙钛矿吸光层；

(d)在所述钙钛矿吸光层上淀积Λ-型有机空穴传输材料以形成空穴传输层；

(e)在所述空穴传输层上制作阳极以完成所述钙钛矿太阳能电池的制备。

在本发明的一个实施例中，步骤(a)包括：

(a1)选取带有金属氧化物薄膜电极的衬底基片；

(a2)将所述衬底基片依次用清洗剂、去离子水和无水乙醇进行超声清洗，完成后用氮气枪吹干；

(a3)将所述衬底基片置于紫外臭氧环境中。

在本发明的一个实施例中，步骤(b)包括：

(b1)将配制好的SnO₂前驱体溶液或者TiO₂前驱体溶液旋涂在所述衬底基片上；

(b2)将整个所述衬底基片置于热台上退火以形成电子传输层。

在本发明的一个实施例中，步骤(c)包括：

(c1)在所述电子传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液；其中，旋涂转速为1000～6000r/min，旋涂时间为5～50s；

(c2)将整个所述衬底基片在氮气气氛下置于热台上退火以形成钙钛矿吸光层，其中，退火温度为90～300℃，退火时间为5～30min。