[发明专利]基于下转换层的钙钛矿太阳能电池及制备方法

权利要求书

1.一种基于下转换层的钙钛矿太阳能电池，自下而上依次包括透明导电衬底(1)、电子传输层(3)、钙钛矿吸收层(4)、空穴传输层(5)和顶部电极(6)，其特征在于，透明导电衬底(1)与电子传输层(3)之间设有下转换层(2)，该转换层采用稀土元素掺杂材料，以提高紫外光到可见光的转换能力，改善太阳光光谱吸收。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述稀土元素掺杂材料包括掺杂镝的钒酸钆及钒酸镧中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：

所述透明导电衬底(1)采用氧化铟锡ITO或氟掺杂氧化锡FTO材料。

所述电子传输层(3)厚度为15-100nm，其采用氧化锡、氧化锌或氧化钛中的任意一种。

所述钙钛矿吸收层(4)厚度为100-500nm，采用由阳离子A、阳离子B，阴离子X和阴离子Y组成的钙钛矿ABX_mY_3-m，其中，A为甲胺MA、甲脒FA或铯Cs中的一种或几种，B为铅Pb，X、Y为氯Cl、溴Br或碘I中的一种或几种，m为1-3。

所述顶部电极(6)采用金、银、碳电极中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层(5)厚度为50-500nm，其采用以下八种材料中的任意一种：

2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴材料；

三苯胺衍生物；

聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐材料；

聚3-己基噻吩材料；

聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]材料；

硫氰酸亚铜CuSCN；

氧化镍NiO；

氧化亚铜Cu₂O。

5.一种基于下转换层的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，包括如下：

1)对透明导电衬底依次进行清洗和紫外臭氧的表面预处理；

2)配制下转换层前驱体溶液，采用旋涂法以2000-5000rpm的转速将该溶液旋涂于预处理后的透明导电衬底上30s-45s，得到下转换层；

3)配制电子传输层前驱体溶液，采用旋涂法2000-4000rpm的转速将该溶液旋涂于下转换层上30s-45s，并对旋涂后的样件进行退火处理，得到电子传输层；

4)配制钙钛矿前驱体溶液，采用旋涂法以1000-4000rpm的转速将该溶液旋涂于电子传输层上30s-45s，并对旋涂后的样件进行退火处理，得到钙钛矿吸收层；

5)配制空穴传输层前驱体溶液，采用旋涂法以3000-5000rpm的转速将该溶液旋涂于制备好的钙钛矿吸收层上30s-45s，得到空穴传输层；

6)使用真空镀膜仪将顶部电极蒸镀在空穴传输层上，或使用丝网印刷设备在空穴传输层上印刷碳电极，完成钙钛矿太阳能电池的制备。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，1)中对透明导电衬底依次进行清洗和紫外臭氧的表面预处理，实现如下：

1a)逐步采用工业清洁剂Decon-90水溶液、去离子水、丙酮、异丙醇溶液在50℃条件下对透明导电衬底逐步使用进行超声清洗；

1b)使用氮气枪吹干所清洗过的透明导电衬底表面，然后使用紫外臭氧UV-ozone设备对衬底表面进行紫外光照射和臭氧清洗，得到预处理后的衬底。