[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，涉及太阳能电池相关技术领域，从下至上依次包括导电基层、前驱体溶液、3D钙钛矿薄膜、空穴传输层和电子传输层。一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：步骤A：导电基层、步骤B：前驱体溶液、步骤C：3D钙钛矿薄膜、步骤D：空穴传输层、步骤E：电子传输层和步骤F：钙钛矿太阳能电池。本发明通过使用了HCl溶液和Zn粉对导电玻璃层进行界面修饰，与旋涂在导电玻璃层上的钙钛矿表面相结合，起到了提高导电玻璃功函数的作用，可使电子从钙钛矿激发后难以回传，从而降低了载流子的复合率，在钙钛矿中加入CdS更加有助于电子传输，所以能够提高电流密度，从而提高电池效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池相关技术领域，特别涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池简称PSCs，是一种高效低成本的新型有机无机复合薄膜太阳能电池。它主要由透明导电基板(FTO或ITO)、电子提取层、有机无机复合钙钛矿(ABX3,A＝CH3NH3,NH2CH＝NH2,B＝Pb,Sn,X＝I,Br,Cl)、空穴传输层和金属背电极组成。

目前，虽然钙钛矿自身的电子传输性能非常好，但是在界面处，电子的传输效率通常依赖于钙钛矿在相邻膜层界面上的覆盖情况。但通过溶液法制备的钙钛矿覆盖情况通常很不理想，造成界面处电池内部电子的回传。这种电子的回传会导致光照下电池的开路电压以及填充因子降低，电子不能有效传出，严重影响了电池的光电转换效率，因此，提出一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，解决了背景技术上述所提出的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种钙钛矿太阳能电池，从下至上依次包括导电基层、前驱体溶液、3D钙钛矿薄膜、空穴传输层和电子传输层。

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤A：导电基层：用聚酰亚胺胶带将FTO导电基板需要保护的区域粘住，再将Zn粉均匀涂于需要刻蚀的FTO表面，将HCl溶液滴在FTO上的Zn粉上，立即发生反应；待反应完成后，擦拭刻蚀区域，将表面未反应的溶液擦去，然后用洗洁精清洗，接着分别用去离子水、乙醇、丙酮、异丙醇冲洗，氮气吹干后使用UVO处理15-20min；

步骤B：前驱体溶液：向DMF中加入CH3NH3I粉体和PbI2粉体，待搅拌均后再加入CdCl2粉体和硫脲粉体，搅拌均匀即得掺有CdS的钙钛矿前驱体溶液；

步骤C：3D钙钛矿薄膜：取60μL前驱体溶液，滴在SnO2+FTO基底上，进行旋涂，旋涂的参数设置为先1000RPM,5s，之后是4000RPM，50s，且在第二个旋涂过程结束前30s，将250μL氯苯溶液滴在上面，待旋涂结束后，将其放在80-100℃热板上加热40min，加热完毕冷却至室温即得3D有机-无机钙钛矿层；

步骤D：空穴传输层：在空气气氛下，配制浓度为72.3mg/mL的 Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，加入三种添加剂：分别为520mg/mL锂盐的乙腈溶液、4-叔丁基吡啶和300mg/mL钴盐的乙腈溶液；

步骤E：电子传输层：电子传输层的材质为PCBM、PC71BM、或C60；

步骤F：钙钛矿太阳能电池：先将导电基板放置到匀胶机上以每分钟 3000-6500转涂匀前驱体溶液10-50秒，然后将3D钙钛矿薄膜放置到前驱体溶液的顶部，随后将Spiro-OMeTAD溶液滴加到步制备好的冷却后的钙钛矿层上，以每分钟1000～2000转涂匀10-30秒，最后将电子传输层放置到空穴传输层上，即可制得钙钛矿太阳能电池。