[发明专利]基于固相反应的钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本公开涉及基于固相反应的钙钛矿太阳能电池的制备方法。该方法包括：S1、制备电子传输半电池和空穴传输半电池；电子传输半电池依次包括第一导电衬底、电子传输层和第一钙钛矿前驱体；空穴传输半电池依次包括第二导电衬底、空穴传输层和第二钙钛矿前驱体；第一导电衬底和/或第二导电衬底用透明材料制作；第一钙钛矿前驱体用AX制作，第二钙钛矿前驱体用BX₂制作；或者，第一钙钛矿前驱体用BX₂制作，第二钙钛矿前驱体用AX制作；AX为一价阳离子卤化物，BX₂为二价金属卤化物；S2、将第一钙钛矿前驱体与第二钙钛矿前驱体贴合，并加热，使电子传输半电池上的第一钙钛矿前驱体与空穴传输半电池上的第二钙钛矿前驱体进行固相反应，形成钙钛矿结构的ABX₃化合物层。

技术领域

本公开涉及太阳能电池领域，具体涉及基于固相反应的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

目前，钙钛矿电池一般采取由下到上、层层叠加的湿化学方法制备。其包括在清洗好的FTO衬底上通过旋涂的方法，逐层沉积TiO₂电子传输层、钙钛矿层、Spiro空穴传输层，最后再沉积Au电极。在逐层旋涂的过程中，后一层薄膜的制备要受到前一层的限制：1、后一层的溶剂不能腐蚀前一层已经做好的薄膜；2、后一层的退火过程不能破坏前一层薄膜。越到后面受限越多，尤其是在完成钙钛矿层的制备后，空穴传输层的溶剂不可以破坏钙钛矿，溶剂选择范围很小，纯度要求极高。

虽然通过气相沉积的方法制备钙钛矿层，可一定程度上避免上述问题，但后续的电子传输层或者空穴传输层的制备过程，目前还是普遍使用湿化学法制备为主。而且，即使钙钛矿层后面的薄膜也采取气相沉积的方法制备，沉积工艺的要求也极为严苛，要尽量避免对已经制备好的钙钛矿薄膜的损伤。此外，无论是化学气相沉积还是物理气相沉积，均需要复杂的设备，气相沉积过程中原料的气体填充在整个沉积腔体内，造成很大程度的浪费。高效率钙钛矿电池通常是含铅体系的，气相沉积过程中产生大量的含铅气体也会造成极大的污染问题，不适宜大规模生产应用。

因此，找到一种新的钙钛矿电池的制备方法，拓宽钙钛矿电池的材料、溶剂等要素的选择范围，减轻钙钛矿电池中其它膜层制备过程对钙钛矿薄膜的损伤，对于电池效率的进一步提高和大规模产业化生产具有重要意义。

申请号为CN201711272715.2的中国发明专利公开了一种压合式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其第一块半电池由基底、导电层、电子传输层和钙钛矿前驱体层组成，第二块半电池由基底、导电层、空穴传输层和钙钛矿前驱体层组成，将两块半电池通过物理或化学方法加热压合形成压合式钙钛矿太阳能电池。该专利中，将第一块半电池的钙钛矿前驱体层与第二块半电池的钙钛矿前驱体层贴合，两个半电池的前驱体层分别发生化学反应生成钙钛矿层，在界面处两侧钙钛矿层通过热扩散接合，但受限于两个半电池化学反应、热扩散的均匀度和接触面的平整度，导致第一块半电池与第二块半电池贴合面处存在缺陷，成为载流子复合的中心，影响了钙钛矿太阳能的光电转换效率。

发明内容

本公开的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于固相反应的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

本公开提供的一种基于固相反应的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备电子传输半电池和空穴传输半电池；其中，

电子传输半电池包括第一导电衬底、电子传输层、以及设置于电子传输层上的第一钙钛矿前驱体；

空穴传输半电池包括第二导电衬底、空穴传输层、以及设置于空穴传输层上的第二钙钛矿前驱体；

第一导电衬底和/或第二导电衬底采用透明材料制作；