[发明专利]含荧光材料的背电极和钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种含荧光材料的背电极，其制备材料包括金属材料和荧光材料，金属材料与荧光材料通过共蒸发方式相互掺杂在一起，在背电极中掺杂的荧光材料占金属材料的0.05wt%~10wt%，金属材料包括银、金、铜、铝中任意一种金属，荧光材料包括荧光染料或荧光量子点，荧光染料包括有机荧光材料，荧光量子点为具有核壳结构的钙钛矿量子点。本发明还公开该背电极的制备方法以及使用该背电极的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明将荧光材料与金属背电极同时蒸镀，形成掺杂有荧光材料的金属背电极，利用荧光材料的光致发光性能，提高钙钛矿太阳能电池吸光层的吸收率，进而提高了钙钛矿太阳能电池的能量转化效率。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池制备技术领域，特别涉及一种含荧光材料的背电极和钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池以其更加清洁、便于应用、制造成本低和效率高等显著优点，迅速成为国际上科研和产业关注的热点，其光电转换效率已从3.8%提升至24%以上，显示出巨大商业价值。如何进一步提高钙钛矿电池效率是一个正待解决技术问题。

通过设计钙钛矿晶体的结构，并加入不同的添加剂，得到不同带隙的稳定性和效率较高的钙钛矿电池是一种提高性能的有效方法。但这种方法本身重复性较差，大多依赖于溶液法制备，因此难以实现量产。

化学气相沉积法是一种毒性较低、重复性较好的方法，但由于其制备的钙钛矿膜层与其他膜层接触较差，并且稳定性没有溶液法制备的稳定性好，因此也存在一定的技术瓶颈。

因此，如何使用一种简单的优化方法，在不改变钙钛矿吸光层以及其他功能层结构情况下，也能提高电池的效率，是钙钛矿电池未来商业化的重点研究方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种含荧光材料的背电极和钙钛矿太阳能电池及其制备方法，在沉积金属背电极时共蒸荧光材料，通过荧光材料吸收前置膜层透过的光，重新反射至钙钛矿吸光层，使其对入射光进行二次吸收，可以提高钙钛矿电池的短路光电流和能量转化效率。

本发明是这样实现的，提供一种含荧光材料的背电极，其制备材料包括金属材料和荧光材料，金属材料与荧光材料通过共蒸发方式相互掺杂在一起，在背电极中掺杂的荧光材料占金属材料的0.05wt%~10wt%，金属材料包括银、金、铜、铝中任意一种金属，荧光材料包括荧光染料或荧光量子点，荧光染料包括有机荧光材料，荧光量子点为具有核壳结构的钙钛矿量子点。

进一步地，有机荧光材料包括恶二唑及其衍生物类、三唑及其衍生物类、罗丹明及其衍生物类、香豆素类衍生物、1,8-萘酰亚胺类衍生物、吡唑啉衍生物、三苯胺类衍生物、卟啉类化合物、咔唑、吡嗪、噻唑类衍生物、苝类衍生物中任意一种；荧光量子点包括有二氧化硅或氮化硼包覆的钙钛矿量子点材料，钙钛矿量子点材料包括MAPbX₃、FAPbX₃、CsPbX₃、CsSnX₃、MA₃Bi₂X₉、Cs₃Sb₂X₉、Cs₂AgSbX₆、Cs₃Bi₂X₉中任意一种，其中X为Cl^-、Br^-或I^-。

进一步地，金属材料与荧光材料在共蒸发时，金属材料蒸镀速率为1Å/s~10Å/s，荧光材料蒸镀速率为0.1Å/s~3Å/s，最终掺杂的荧光材料占金属材料的0.05wt%~10wt%。

本发明是这样实现的，还提供一种如前所述的含荧光材料的背电极的制备方法，包括如下步骤：将金属材料和荧光材料作为不同的蒸发源放入蒸发设备中进行蒸发，控制金属材料蒸镀速率为1Å/s~10Å/s，荧光材料蒸镀速率为0.1Å/s~3Å/s，最终得到含荧光材料的背电极。