[发明专利]钙钛矿太阳电池及制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳电池及制备方法，该钙钛矿太阳电池采用碘化胍(GAI)和对甲氧基苯乙胺溴(CH₃O‑PEABr)全面钝化策略降低薄膜体相和表面的缺陷态密度，得到的微米厚的钙钛矿薄膜表面粗糙度小、载流子寿命高。钙钛矿薄膜的形成过程中会不可避免的在表面形成很多缺陷，在GAI和CH₃O‑PEABr全面钝化作用下降低钙钛矿薄膜的缺陷态密度，从而获得微米级高质量的钙钛矿薄膜，降低薄膜的而表面缺陷态密度，提升载流子的传输与收集效率，最终获得高效率的钙钛矿弱光电池器件。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳电池及制备方法。

背景技术

近年来，低功耗消费电子产品、智能家居、家庭自动化和物联网的开发如火如荼的展开。这些新兴电子设备皆需要高效率且易于整合的能量收集装置来获得电能和动力，从而实现自驱动、可持续工作。在未来的几十年中，预计将有数百亿个低功耗室内应用的独立电子设备安装于室内环境中，对能量收集装置的市场需求巨大。太阳能电池不仅可以将高强度的太阳能转化成电能驱动大功率用电器，而且可以将室内中低强度的光能转化成电能驱动低功耗电子设备，具有极大的应用前景。与其他太阳电池相比，钙钛矿太阳电池在低照度、室内光环境下具有更高的发电效率，加之，其制备工艺简单和适应柔性制备工艺的特点，是低功耗室内应用独立电子器件实现自驱动、持续工作的理想选择。因此，钙钛矿弱光电池的转化效率稳定性提升对其与智能化、低功耗室内电子设备的集成应用具有极大的促进作用。

常用的室内光源的发射光谱范围在400-750nm，包含了可见光和近红外光，钙钛矿本身对可见光的吸收很强，但对红外光的吸收较弱，而红外对短路电流密度的贡献又较大，因此如能提高红外钙钛矿薄膜对红外光的吸收能力是需要解决的问题。另一方面，现有的溶液法制备的钙钛矿多晶薄膜有很多缺陷，会捕获光生载流子，导致器件的光电转化效率不高，稳定性也不好。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种钙钛矿太阳电池及制备方法，以解决现有技术中钙钛矿薄膜对红外光的吸收能力较弱，且溶液法制备出的钙钛矿多晶薄膜缺陷多的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种钙钛矿太阳电池，包括钙钛矿薄膜，所述钙钛矿薄膜为ABX₃型，所述A由GA⁺、MA⁺和FA⁺组成，所述B为Pb²⁺或Sn²⁺，所述X由Cl^-、Br^-和I^-组成；所述钙钛矿薄膜上附着有钝化剂，所述钝化剂为n-R-PEAZ；其中，R为CH₃O或F^-，n为苯环上的邻位、间位或对位，Z为Cl^-、Br^-或I^-。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述钙钛矿薄膜的平均厚度为340-1270nm。

优选的，所述钙钛矿薄膜中晶粒直径范围为0.5-2μm。

优选的，包括由下到上依次堆叠的导电玻璃衬底、电子传输层、钙钛矿薄膜、空穴传输层和金属电极。

一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理导电玻璃衬底；

步骤2，在导电玻璃衬底上制备电子传输层；

步骤3，在电子传输层上制备BI₂·DMSO复合薄膜，在BI₂·DMSO复合薄膜中渗入有机盐溶液，加热后形成钙钛矿薄膜；所述B为Pb²⁺或Sn²⁺，所述有机盐溶液的溶质由FAI、MABr、MACl和GAI组成，溶剂为异丙醇；