[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本说明书一个或多个实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，自下而上依次包括沉积了透明导电玻璃的基底，镁掺杂的二氧化钛电子传输层，钙钛矿吸收层，空穴传输层和电极，通过将Mg元素作为有效的掺杂剂通过简单的方式引入到致密的TiO₂电子传输层中，并构建平面型钙钛矿太阳能电池。Mg掺杂能够使TiO₂的费米能级上移，增加薄膜的自由载流子浓度，降低深能级缺陷态浓度。因此TiO₂的电阻减小，从而提高整个电池器件的填充因子和光电转换效率。

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

最近几年，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率快速提升，已被视为最具潜力的光伏技术。在钙钛矿太阳能电池中，二氧化钛(TiO₂)是应用最广泛的电子传输材料，根据制备方法和结构的不同，TiO₂电子传输层分为介孔结构和平面结构，平面结构能够进一步简化制备工艺和降低制备成本，更有利于商业化；

但TiO₂电子传输层导电性能一般，且存在较多的表面缺陷态，容易造成载流子在界面的复合和累积。离子掺杂是调控薄膜缺陷态和导电性的有效手段，比如采用铌和锂元素对TiO₂电子传输层进行有效掺杂。但是，对TiO₂进行离子掺杂时，往往通过在TiO₂的前驱液中加入相应的金属盐，这种方式通常需要复杂的溶胶凝胶过程，增大了实验的复杂性和难度，并不实用。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决TiO₂电子传输层导电性能一般的问题。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池，自下而上依次包括：沉积了透明导电玻璃的基底，镁掺杂的二氧化钛电子传输层，钙钛矿吸收层，空穴传输层和电极。

优选地，镁掺杂的二氧化钛电子传输层的厚度为30～50nm，钙钛矿吸收层的厚度为300～1000nm，空穴传输层的厚度为50～300nm，电极的厚度为60～150nm。

优选地，沉积了透明导电玻璃的基底所用的材料为氧化铟锡导电玻璃和掺杂氟的氧化锡透明导电玻璃中的一种或其组合。

优选地，钙钛矿吸收层为具有ABX₃结构的材料，其中A为单价阳离子，所用的材料为Rb⁺、Na⁺、K⁺、Cs⁺、HN＝CHNH³⁺和CH3NH³⁺中的一种或多种组合；

B为二价阳离子，所用的材料为Sn²⁺和Pb²⁺中的一种或多种组合；

X所用的材料为F^-、Cl^-、Br^-、I-O2^-和S2^-中的一种或多种组合。

优选地，空穴传输层所用的材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、氧化镍、碘化亚铜、硫氰酸亚铜和铜的氧化物中的一种或多种组合。

优选地，电极所用的材料为Au、Al、Cu、C、Ti、Bi和Mo中的一种或多种组合。

一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括以下步骤：

通过溶胶凝胶法在透明导电玻璃上制备未掺杂的二氧化钛致密层；