[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池制作方法

说明书

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池制作方法，包括I TO导电玻璃层的制备、CuPc薄膜的制备、PEI修饰层的制备、钙钛矿层的制备、PCBM电子传输层的制备、BCP空穴阻挡层的制备和金属电极的制备。本发明，由膜厚仪实时监测，保证涂膜均匀。在CuPc表面叠加一层PEI修饰层，提高钙钛矿在CuPc表面的覆盖率。CuPc薄层由密集且分布均匀的细小颗粒组成表面平整度高，很利于与I TO的接触和钙钛矿层的沉积，有利于空穴的提取。钙钛矿层薄膜晶粒尺寸比较均匀致密，没有大孔洞和缺陷，防止出现裂痕。

技术领域

本发明涉及光电器件技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池制作方法。

背景技术

随着经济的快速发展和人口的持续增长，全球能源需求不断攀升。能源问题是人类必须面对的问题，化石能源,如石油、天然气、煤炭为不可再生能源,这些能源终究会耗尽,因此大力发展可再生能源用全面取代不可再生能源是不二选择,太阳能是一种清洁、丰富又可再生的能源，高效利用太阳能是解决能源危机和环境污染的重要手段之一。太阳能电池，是一种直接把太阳能转化为电能的装置，因其稳定、安全的特性在过去60中，获得了长足的发展,预计从现在到2030年,光伏发电将占全球新发电容量的近三分之一。

市面上有不同种类的太阳能电池，目前市场上占主要地位的是硅基太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池，科学家通过蒙特卡罗模型(MonteCarlo model)发现,目前在成本上,钙钛矿为基础的薄膜太阳能电池成本远远低于其他类型的太阳能电池。由于钙钛矿材料特殊的结构，使它在高温催化及光催化方面具有潜在的应用前景,国内外对钙钛矿结构类型材料的研究主要集中在对材料结构方面,对于在催化方面的应用研究相对较少。另外除晶体硅外，钙钛矿也可用来制作太阳能电池的替代材料。在2009年，使用钙钛矿制作的太阳能电池具备着3.8％的太阳能转化率。到了2014年,这一-数字已经提升到了19.3％。相比传统晶体硅电池超过20％的能效因此,钙钛矿取代硅来制备太阳能电池有更多可能性。

钙钛矿太阳能电池分为介孔结构和平面结构,平面结构又分为平面p-i-n结构和平面n-i-p结构。由于平面结构制备工艺简单,对其研究较多。其中平面n-i-p钙钛矿太阳能电池的基本结构是透明导电衬底/电子传输层/钙钛矿层/空穴传输层/金属电极。其中钙钛矿层的形貌对光生载流子的产生和传输起着重要作用。高效率的钙钛矿太阳能电池要求钙钛矿层形貌均匀、平整致密。然而通常通过旋涂法得到的钙钛矿层很难达到均匀平整,并且经常出现一些针孔裂缝,导致钙钛矿层覆盖不完全,出现漏电流,限制了钙钛矿太阳能电池效率的进一步提升。

发明内容

为此，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池制作方法，用以解决上述背景中提出的问题。

一种钙钛矿太阳能电池制作方法，所述钙钛矿太阳能电池制作方法包括：

(1)将ITO导电基底分别用洗洁精、丙酮、无水乙醇、去离子水在超声清洗机中各超声指定时间,之后用干净的氮气流干燥。将干燥之后的基底用紫外臭氧照射一定的时间；

(2)在指定压强的真空条件下热蒸发沉积在ITO玻璃上的CuPc材料，在ITO表面形成空穴传输层；

(3)称取指定质量的FAI，PbI₂，MABr，PbBrmg溶于混合溶剂中，加入指定体积的CsI溶液，得到钙钛矿前驱体溶液；

(4)通过溶液法将得到钙钛矿前驱体溶液，涂覆在经过(2)处理的ITO玻璃上，在涂覆结束时滴加适量氯苯。将涂覆完成的ITO玻璃放置在100℃的加热板上退火，得到钙钛矿光吸收层；

(5)称取相对质量的PCBM粉末溶于指定体积的氯苯中，将得到PCBM的溶液在指定转速下涂覆到ITO玻璃上的钙钛矿光吸收层，得到沉积的PCBM电子传输层；

(6)将一定质量的BCP粉末溶于指定体积的异丙醇中得到BCP溶液，并将BCP溶液以指定转速涂覆至ITO玻璃上的PCBM电子传输层，得到沉积的BCP空穴阻挡层；