[发明专利]一种以Mo-二氧化锡作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本申请公开了一种以Mo‑SnO₂作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述太阳能电池的制备过程如下：（1）在洁净ITO电极上沉积Mo‑SnO₂电子传输层；（2）在Mo‑SnO₂电子传输层上沉积NH₄Cl/KCl界面修饰层；（3）将P123共聚物引入到(FAMA)CsPbIBr体系中；（4）在NH₄Cl/KCl界面修饰层上沉积(FAMA)CsPbIBr光敏层；（5）在光敏层上沉积Spiro‑OMeTAD空穴传输层；（6）在Spiro‑OMeTAD空穴传输层上蒸镀Au对电极。所制备太阳能电池平均光电转换效率已达22.83%，最高光电转换效率已超过22.97%，且呈现出良好的光照稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种以Mo-二氧化锡作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是大规模利用太阳能转化为电能的重要技术基础，发展太阳能电池是缓解经济发展与能源及环境之间矛盾的“绿色”新技术，其中，晶硅太阳能电池在转换效率和制备成本等方面均取得了显著进展，并已占据了绝大部分应用市场。目前，太阳能电池研究呈现出以下几个新方向：1.开发与晶硅电池匹配的顶电池或底电池，构建理论效率超过33%的叠层电池；2.开发柔性、轻质、多彩等新型电池，实现与晶硅电池互补，满足不同市场应用需求；3.探索新的光敏材料(简单、无毒、低成本、高丰度等)、制备新型太阳能电池。对于光伏领域研究新热点，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池在器件性能方面取得了显著提升，且已超过半导体化合物太阳能电池最高效率(如CdTe、CuInGaSn等)。钙钛矿材料具有简单、廉价、溶液可加工特性，表明该薄膜太阳能电池技术可替代现有光伏技术、实现低成本开发。近年来，钙钛矿太阳能电池在基本结构、工作原理、组分取代、形貌优化、结晶改善、界面钝化、电子/空穴传输层、全无机钙钛矿、无铅/少铅钙钛矿以及商业化探索等方面均取得了突破性进展，其光电转换效率已从3.8%快速提升到25.2%，这些研究为深入探索钙钛矿太阳能电池、促进其商业化奠定了良好的实验和理论基础。

然而，现有钙钛矿太阳能电池多基于介孔TiO₂和纳米SnO₂为电子传输层，TiO₂和SnO₂导电性差、电子迁移率较低，严重影响了钙钛矿太阳能电池性能。通过低温溶液法制备新型电子传输层材料，提高薄膜电子传输特性，促进光生电荷高效萃取，改善钙钛矿太阳能电池性能，并实现钙钛矿太阳能电池规模化制备，促进钙钛矿太阳能电池快速商业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以Mo-二氧化锡作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该方法制备简单、原料储备丰富、应用范围广，基于全低温溶液过程、可规模化制备，安全环保。不但可以提高电子传输层电子传输特性以及钙钛矿太阳能电池光电转换效率，还可以探索钙钛矿太阳能电池规模化制备，为钙钛矿太阳能电池快速商业化探索实验条件和关键技术。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种以Mo-SnO₂作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤(电子传输层在空气环境下完成，其余制备过程均在手套箱中完成)：

（1）在洁净ITO电极上沉积Mo-SnO₂电子传输层，具体过程为：将Mo-SnO₂水分散溶液用去离子水稀释，添加氨水调节pH值为9-10，利用旋涂法将调pH值后的Mo-SnO₂水分散溶液沉积在洁净ITO电极上，120 ℃下退火30 min，即可得到Mo-SnO₂电子传输层；

（2）在Mo-SnO₂电子传输层上沉积NH₄Cl/KCl作为界面修饰层；