[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Base衍生物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

随着人类社会的发展，其对能源的需求和消费日益增加，煤、石油和天然气等传统能源不仅造成了严重的环境污染，也使能源供给出现了极大的危机。为了保障人类的生存和发展，寻求绿色环保、可持续的能源成为当务之急，直接将太阳能转化为电能或其他形式的能量正在成为一种非常重要的逐步取代化石燃料的方式。近年来，有机无机钙钛矿太阳能电池由于其高的光电转化效率、可大面积柔性制备等优势，已迅速发展成为新兴光伏技术的前沿，有望成为新一代最具市场潜力的高效率、低成本太阳能电池。目前，具有高光电转化效率的钙钛矿电池大多是基于有空穴传输层的器件结构得到的。

空穴传输材料(HTM)作为钙钛矿太阳能电池空穴传输层这一重要功能层材料，在钙钛矿电池的飞速发展中功不可没，它有提取和传输空穴，并且阻挡电子的重要作用。其中，应用较广泛的钙钛矿电池大多采用2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)和聚三芳胺(PTAA)等作为空穴传输材料。而这类材料由于合成步骤多，成本高，且本征导电率和迁移率较低，在应用于电池器件时，要获得高的光电转化效率，必须加入诸如双三氟甲基磺酰亚胺锂Li-TFSI、叔丁基吡啶tBP、FK209-Co(III)-TFSI钴盐等P-型添加剂来对spiro-OMeTAD进行氧化，生成自由载流子来提高其电导率和迁移率。

但是，此类添加剂一方面具有较强的吸湿性，容易吸收水分子侵蚀钙钛矿层和空穴传输层；另一方面，锂盐对spiro-OMeTAD的氧化反应主要依赖于环境中的光和氧气，这就造成了器件较差的稳定性和可重复性；此外，叔丁基吡啶是路易斯碱，会与PbI₂反应生成络合物而破坏钙钛矿的晶体结构。由此可见，p-型添加剂的使用不仅会影响电池的光电转化效率、寿命和稳定性，也增加了器件制备的成本和工艺的复杂性，制约了钙钛矿电池的商业化发展。

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；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Base衍生物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；