[发明专利]一种非铅双钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种非铅双钙钛矿太阳能电池，其特征在于，由下至上依次包括透明导电玻璃阴极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属阳极；

其特征在于，

所述电子传输层为含羧基叶绿素衍生物Carboxy-Chlorophyll(C-Chl)敏化的二氧化钛；其中含羧基叶绿素衍生物Carboxy-Chlorophyll(C-Chl)为反式3²-羧基-焦脱镁叶绿酸-a(C-Chl)；

所述钙钛矿层为Cs₂AgBiBr₆。

2.根据权利要求1所述的非铅双钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明导电玻璃阴极为掺氟的氧化铟锡FTO。

3.根据权利要求1所述的非铅双钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、4-叔丁基吡啶(TBP)和Li-TFSI，所述金属阳极为Ag。

4.根据权利要求1所述的非铅双钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层和钙钛矿层的厚度均为430nm、空穴传输层的厚度为80nm、金属阳极的厚度为45nm。

5.一种权利要求1-4任意一项所述的非铅双钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)将透明导电玻璃阴极进行紫外臭氧预处理；

2)在透明导电玻璃上旋涂电子传输层；

3)在电子传输层上旋涂钙钛矿层；

4)在钙钛矿层上旋涂空穴传输层；

5)在空穴传输层上蒸镀金属阳极；

其特征在于，所述步骤2)包括以下步骤：

将步骤1)中紫外臭氧预处理过的透明导电玻璃置于匀胶机，旋涂钛酸异丙酯溶液，随即放置在马弗炉中进行退火处理，退火结束后再次置于匀胶机，旋涂二氧化钛纳米粒子胶体溶液，随即放置在马弗炉中进行退火处理，退火结束后置于TiCl₄溶液中，最后将其浸渍在C-Chl的乙醇溶液中。

6.根据权利要求5所述的非铅双钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中：旋涂钛酸异丙酯溶液的条件为转速为4000rpm旋转30s，退火温度及时间为500℃退火30分钟。

7.根据权利要求5所述的非铅双钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中：旋涂二氧化钛纳米粒子胶体溶液的条件为转速为2000rpm旋转30s，退火温度及时间为500℃退火30分钟。

8.根据权利要求5所述的非铅双钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中：退火后将其置于TiCl₄溶液中保持温度及时间为70℃和1h；退火结束后将其浸渍于C-Chl乙醇溶液中，溶液浓度为0.1mg/mL，浸渍时间为12h。

9.根据权利要求5所述的非铅双钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，其一种具体实施方案如下：

1)透明导电玻璃阴极的处理：

将清洗干净的透明导电玻璃进行紫外臭氧预处理20分钟；

2)电子传输层的制备及处理：

将步骤1)中紫外臭氧预处理过的透明导电玻璃置于匀胶机，旋涂钛酸异丙酯溶液，转速为4000rpm旋转30s，随即放置在马弗炉里进行退火处理，退火温度及时间为500℃退火30分钟；基片降温后在其上旋涂二氧化钛纳米粒子胶体溶液，转速为2000rpm旋转30s，随即放置在马弗炉中进行退火处理，退火温度及时间为500℃退火30分钟；退火后将其置于TiCl₄溶液中，保持温度及时间为70℃和1h；退火结束后将其浸渍于C-Chl乙醇溶液中12小时，溶液浓度为0.1mg/mL；

3)钙钛矿层的制备：

将钙钛矿前驱体Cs₂AgBiBr₆溶液置于100℃的热台上磁力搅拌2小时，待溶液降至室温后，将钙钛矿前驱体Cs₂AgBiBr₆溶液通过20微米滤膜进行过滤；将步骤2)中的器件放入充满氮气的手套箱，在电子传输层上旋涂钙钛矿前驱体Cs₂AgBiBr₆溶液，旋涂转速为2000rpm，时间为60秒，旋涂结束后置于热台上进行退火处理，退火温度及时间为280℃退火10分钟；

4)空穴传输层的制备：

将Spiro-OMeTAD以80mg/mL的浓度溶解在氯仿溶液中，加入10.5μL的4-叔丁基吡啶(TBP)和46.5μL、170mg/mL的Li-TFSI的乙腈溶液，再进行充分的磁力搅拌后，在钙钛矿层上以4000rpm的转速旋涂Spiro-OMeTAD溶液30秒；

5)金属阳极的制备：

利用真空蒸发镀膜机在压强小于6*10^-4Pa时在空穴传输层上蒸镀金属阳极，其蒸发速率为