[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法，包括以下步骤：1)在FTO导电玻璃基板上，采用TiCl₄化学浴沉积法制得TiO₂薄膜后，经过退火处理，得到TiO₂电子传输层；2)采用真空辅助刮涂法在所述TiO₂电子传输层上制得钙钛矿吸光层后，在所述钙钛矿吸光层上制备C电极，得到钙钛矿太阳能电池。本发明通过化学浴沉积法在FTO导电玻璃基板上制备TiO₂电子传输层，在TiO₂电子传输层上采用真空辅助刮涂法制备钙钛矿吸光层，舍弃传统的空穴传输层，直接在钙钛矿吸光层表面印刷碳电极，可大面积制备均匀、平整度高、晶粒尺寸大的钙钛矿薄膜，且所得的钙钛矿薄膜材料具有较高的能量转化效率和较好的稳定性，其在钙钛矿太阳能电池领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于其不断提高的光电转换效率，来源丰富且价格低廉的材料组分以及简单的制造工艺而引起了人们的广泛关注。2009年，钙钛矿太阳能电池的光电转化效率仅为3.8％，现今已在实验室规格实现了25.2％的的光电转化效率，可与商用多晶硅太阳能电池以及铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池媲美。

钙钛矿太阳能一般是在特定的基板上，直接制备一层平面钙钛矿薄膜，与两侧的p、n型半导体组成n-i-p型三明治结构。其中光吸收层在钙钛矿太阳能电池中起着至关重要的作用，制备高效的钙钛矿太阳能电池，一般使用有机无机杂化钙钛矿材料，通过旋涂法制备，并应用氯苯等有机溶剂通过反溶剂萃取的方式诱导钙钛矿。其中最大的障碍是这种钙钛矿材料的稳定性差，且旋涂工艺只实用于小面积制备，无法大面积生产。

在前驱体溶液中加入极少量的表面活性剂可以有效控制成膜过程，有学者将卵磷脂加入到CH₃NH₃PbI₃的前驱体溶液中，改变了溶液流体动力学并提高了钙钛矿溶液的附着力，显著改善了刮涂制备钙钛矿的薄膜质量。除了提高前驱体溶液的附着力，获得高均匀性的薄膜和高致密性的晶体也是至关重要的，有学者通过真空辅助去溶剂快速且良好的控制溶剂的去除，促进了钙钛矿材料的快速结晶，为大面积生产高质量的钙钛矿薄膜提供支持。真空处理可以产生一个固态的中间相，退火后可以转变为钙钛矿。但是如何在大面积制备高均匀性薄膜的同时提高钙钛矿薄膜的稳定性却没有有效的解决方法。

因此，本文开发一种通过刮涂法真空辅助制备钙钛矿太阳能电池器件以提高器件的稳定性，对钙钛矿未来的发展尤其重要。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，以解决现有钙钛矿太阳能电池在制备时无法兼具大面积和稳定性的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)在FTO导电玻璃基板上，采用TiCl₄化学浴沉积法制得TiO₂薄膜后，经过退火处理，得到TiO₂电子传输层；

2)采用真空辅助刮涂法在所述TiO₂电子传输层上制得钙钛矿吸光层后，在所述钙钛矿吸光层上制备C电极，得到钙钛矿太阳能电池。

可选地，所述步骤1)中所述退火处理，包括：30min升温至450℃，保温30min，自然冷却。

可选地，所述步骤2)中采用真空辅助刮涂法在所述TiO₂电子传输层上制得钙钛矿吸光层，包括：

将碘化铯和溴化铅混合后，溶于溶剂中，然后，加入表面活性剂，得到钙钛矿前驱体溶液；