[发明专利]一种全无机钙钛矿/有机叠层太阳电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种全无机钙钛矿/有机叠层太阳电池，包括从上到下依次层叠的玻璃基底，透明顶电极，电子传输层，全无机钙钛矿光吸收层，中间层，有机光吸收层，空穴传输层和金属底电极，所述中间层为P3HT层/MoO₃层/金属层/PFN‑Br层的复合薄膜，所述P3HT层与所述全无机钙钛矿光吸收层层叠，所述PFN‑Br层与所述有机光吸收层层叠。本发明的叠层太阳电池通过中间层将全无机钙钛矿光吸收层与有机光吸收层有效结合，充分利用全无机钙钛矿顶电池在短波段的光吸收和有机太阳电池在长波段的光吸收，可以实现对入射光的充分利用，提高现有全无机太阳电池的光电转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种全无机钙钛矿/有机叠层太阳电池及其制备方法。

背景技术

太阳电池可以直接将太阳能转换为电能，具有清洁、高效、维护简单等优点，是一种理想的清洁能源。目前钙钛矿太阳电池是薄膜太阳电池领域的研究热点，其效率高、加工方便，有巨大的发展潜力。其中全无机钙钛矿太阳电池因其光稳定性受到广泛关注，但受限于其较大的带隙，吸收光谱较窄，能量小于禁带宽度的光子不能激发出电子，浪费了大量太阳能，限制了电池效率的提升。

同时，有机薄膜太阳电池是新兴的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。目前有机薄膜太阳电池已经研制出近红外吸收的电池材料，但受限于开路电压等因素，目前效率与主流太阳电池有一定差距。

为了充分利用入射太阳光，进一步提高太阳电池的光电转换效率，采用叠层的方式将禁带宽度较高的太阳电池作为顶电池来吸收能量较高的光子，将禁带宽度较低的太阳电池来吸收能量较低的光子是一种行之有效的技术手段。常见的禁带宽度较小的太阳电池，如晶体硅电池，CIGS(铜铟镓硒)电池等均可以与钙钛矿太阳电池结合制备叠层太阳电池，但受限于这些子电池制备工艺的本质区别和电流密度的不匹配，光电转换效率低，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种全无机钙钛矿/有机叠层太阳电池及其制备方法，本发明提供的太阳电池使用全无机钙钛矿薄膜和近红外吸收的有机薄膜作为光吸收层的叠层光伏器件，使用该器件可以有效提高全无机钙钛矿的光电转换效率。

本发明提供了一种全无机钙钛矿/有机叠层太阳电池，包括从上到下依次层叠的玻璃基底，透明顶电极，电子传输层，全无机钙钛矿光吸收层，中间层，有机光吸收层，空穴传输层和金属底电极，所述中间层为P3HT层/MoO₃层/金属层/PFN-Br层的复合薄膜，所述P3HT层与所述全无机钙钛矿光吸收层层叠，所述PFN-Br层与所述有机光吸收层层叠。

优选的，所述透明顶电极为ITO薄膜，厚度为100～200nm。

优选的，所述电子传输层为SnO₂薄膜、氧化锌薄膜或TiO₂薄膜，厚度为30～60nm。

优选的，所述全无机钙钛矿光吸收层为CsPbI₂Br钙钛矿薄膜、CsPbIBr₂钙钛矿薄膜、CsPbI₃钙钛矿薄膜或CsPbBr₃钙钛矿薄膜，厚度为200～400nm。

优选的，所述中间层的厚度为10～30nm；所述中间层的金属层选自金层或银层。

优选的，所述有机光吸收层为具有近红外吸收的有机光电材料薄膜，厚度为50～120nm。

优选的，所述有机光电材料的受体选自IEICO-4F，IEICO-4Cl和Y6中的一种或多种，给体选自PCE10，PBDB-T，PM6和PM7中的一种或多种。

优选的，所述空穴传输层为金属氧化物薄膜，厚度为5～50nm。