[发明专利]一种多巴胺螯合二氧化钛的钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

一种多巴胺螯合二氧化钛的钙钛矿太阳能电池的制备方法，使用无水溶胶凝胶法制备的多巴胺螯合二氧化钛作为电子传输层，降低了制备的温度和二氧化钛电子传输层的缺陷态密度，提高了二氧化钛电子传输层的电子迁移率。本发明工艺简单、光电转换效率高，拓展了钙钛矿太阳能电池的应用范围，促进了柔性、清洁能源的可持续发展。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池的领域，具体是一种多巴胺螯合二氧化钛的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着社会的发展，传统的不可再生能源正在枯竭，且使用时会对环境造成污染，而太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源成为人类关注的重点。因为太阳能覆盖面广、便于收集利用、无污染的特点，使其成为最具开发潜力的新能源。对太阳能电池的利用主要是通过光电转换来实现的。

新型的第三代太阳能电池，有机-无机杂化的钙钛矿太阳能电池，在短短几年内，能量转换效率由最初的3.8％提升到25.2％，这主要归功于钙钛矿材料本身具有较高的光吸收率、双极性传输、较长的载流子寿命、可调的带隙、成本低，制备工艺简单等优点。

钙钛矿太阳能电池由电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层以及对电极组成。电子传输层作为钙钛矿太阳能电池的重要组成部分，在光电子传输和阻挡空穴，提高效率方面扮演着重要的角色。目前，通常使用二氧化钛作为电子传输层，二氧化钛具有成本低，制备工艺简单，合适的导带和价带，优良的透光性等优点。但是，用于锐钛矿相的二氧化钛需要450℃以上的高温烧结且制备复杂，这些限制其在柔性基底的应用。为了简化有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备工艺，提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，研究人员不断探索二氧化钛电子传输层的低温制备工艺，如低温原子层沉积、磁控溅射、低温化学浴等技术。但是低温制备的二氧化钛电子传输层具有电导率低，缺陷态密度高等缺点，为了提高二氧化钛电子传输层的电子迁移率和降低其缺陷态密度，使用有机物修饰二氧化钛电子传输层得到研究者的广泛关注(文献Nafees Ahmad,Xuning Zhang,Shuo Yang,DongyangZhang,Jianqiu Wang,Saud uz Zafar,Yanxun Li,Yuan Zhang,Sabir Hussain,ZhihaiCheng,Anbu Kumaresan,Huiqiong Zhou,Polydopamine/ZnO electron transport layersenhance charge extraction in inverted non-fullerene organic solar cells,J.Mater.Chem.C.2019,7,10795-10801)，特别是通过旋涂或浸泡的方法用多巴胺修饰二氧化钛电子传输层已有报道(见文献Meihui Hou,Haijuan Zhang,Ze Wang,Yingdong Xia,Yongdong Chen,Wei Huang,Enhancing Efficiency and Stability of PerovskiteSolar Cells via a Self-Assembled Dopamine Interfacial Layer,ACSAppl.Mater.Interfaces.2018，10，30607-30613)。然而，这些报道中经过后处理的修饰层很难保证有机分子与电子传输层良好的界面接触，并且修饰层的引入无疑使制备工艺更加复杂，延长了实验周期。因此，为了实现多巴胺与电子传输层的有效界面结合，采用螯合的方法是有必要的。

发明内容

为克服现有技术中二氧化钛电子传输层存在的电导率低，缺陷态密度高，或者提供有机物修饰二氧化钛电子传输层造成的制备工艺复杂，并且经过后处理的修饰层很难保证有机分子与电子传输层良好的界面接触的不足，本发明提出了一种多巴胺螯合二氧化钛的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

本发明的具体过程是：

步骤1，FTO导电衬底的预处理：

步骤2，制备多巴胺螯合二氧化钛纳米晶分散液：