[发明专利]一种稀土离子掺杂的新型钙钛矿太阳能电池

权利要求书

1.一种基于稀土离子掺杂的Cs₂AgBiBr₆基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，由上而下依次为金电极、空穴传输层、钙钛矿光吸收层、电子传输层及ITO导电玻璃；所述钙钛矿光吸收层掺杂稀土元素金属离子；

所述基于稀土离子掺杂的新型Cs₂AgBiBr₆基钙钛矿太阳能电池的制备方法具体步骤如下：

(1)清洗ITO导电玻璃：

将ITO导电玻璃分别用玻璃清洗剂、去离子水和乙醇超声15-25min，然后在烘箱中干燥，最后在紫外-臭氧里面处理15-30min；ITO导电玻璃平均透光率为85-95％；

(2)制备电子传输层：

在臭氧处理后的ITO导电玻璃上旋涂二氧化锡，体积比SnO₂:水＝1:1-6，转速为3000-5000rpm，形成30-50nm的电子传输层，并于100-200℃退火30-60分钟，所得结构为ITO/SnO₂；

(3)制备钙钛矿光吸收层：

在ITO/SnO₂基底上，通过真空闪蒸的方法制备厚度为400nm 1％Ce³⁺-Cs₂AgBiBr₆钙钛矿吸收层，钙钛矿溶液浓度控制在0.1-0.5mol/L，当真空度在10Pa，保压20s；将其在加热台上退火，温度控制在250℃，时间控制在5min，器件的结构为ITO/SnO₂/Cs₂AgBiBr₆；

所述1％Ce³⁺-Cs₂AgBiBr₆钙钛矿吸收层的制备方法为：称取Ce³⁺的乙酸盐、CsBr、AgBr和BiBr₃溶解到10mL氢溴酸中，使得到掺杂Ce³⁺的Cs₂AgBiBr₆钙钛矿溶液浓度0.5-1mol/L，其中Ce³⁺的乙酸盐与溴化铋的摩尔浓度比为0.01-0.2:1，在100-150℃温度溶解，以5-10℃/min降到80℃，再以8-15℃/min降到室温25℃-30℃，室温获得掺杂Ce³⁺的Cs₂AgBiBr₆钙钛矿块状晶体，干燥后将块状样品存于样品瓶中；

(4)制备空穴传输层：

将提前配置好并放置1-3天的Spiro-OMeTAD空穴传输层溶液旋涂钙钛矿光吸收层表面，转速控制为2000-4500rpm，厚度控制为100-300nm；器件的结构为ITO/SnO₂/掺杂稀土Cs₂AgBiBr₆/Spiro-OMeTAD；

(5)制备金电极：

将步骤(4)得到的器件放到镀膜仪中，真空度达到10^-4-10^-5Pa后，将电极加热电流调为100-160A，以0.05-0.2nm/s的蒸发速度沉积70-120nm厚的Au电极，完整钙钛矿太阳能电池器件的制备；器件的结构为ITO/SnO₂/掺杂稀土Cs₂AgBiBr₆/Spiro-OMeTAD/Au。

2.如权利要求书1所述的一种基于稀土离子掺杂的Cs2AgBiBr6基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的金电极厚度在50-90nm，空穴传输层的厚度为200-400nm、钙钛矿光吸收层的厚度为400-600nm、电子传输层的厚度为30-50nm、ITO导电玻璃衬底的厚度为400-800nm。

3.如权利要求1所述的一种基于稀土离子掺杂的Cs₂AgBiBr₆钙钛矿太阳能电池方法，其特征在于，步骤(4)预先配置的Spiro-OMeTAD空穴传输层溶液，溶液制备过程具体如下：首先称量70-110mg的Spiro-OMeTAD粉末，放入2-5mL试剂瓶中，并加入20-50uL 4-叔丁基吡啶溶液，再加入5-60uL溶有双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，其中双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液的浓度为4-6g/L，最后在2-5mL试剂瓶中加入1-2mL的氯苯溶液，将上述粉末溶解溶液混合均匀，获得空穴传输层前驱体溶液。