[发明专利]一种CH3

说明书

本发明公开了一种CH₃NH₃PbI₃钙钛矿太阳能电池及其制造方法，包括衬底，所述衬底上依次设置有钙钛矿CH₃NH₃PbI₃薄膜层，PC₆₁BM层、聚醚酰亚胺PEI层和第二银纳米线层，所述衬底包括依次设置的聚乙烯萘二甲酸酯PEN层、第一银纳米线层和PEDOT:PSS层。通过本发明制备的钙钛矿太阳能电池光电转换效率PCE达到16.39%（有效面积120cm²,V_OC=1.02V，J_SC=21.86mA/cm²，FF=75%）,这是迄今为止全喷墨打印制备的钙钛矿太阳能电池的最高效率和最大面积。但更重要的是，当器件在空气中放置6个月后，其光电转换效率降低到原初始值的90%。采用氟热塑性聚氨酯FTPU封装时，其光电转换效率仅降低5%，表现出良好的器件稳定性。

技术领域

本发明涉及有钙钛矿太阳能电池技术领域，具体是一种CH₃NH₃PbI₃钙钛矿太阳能电池及其制造方法。

背景技术

近十年来，钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells,简称PeSCs)的能量转换效率(Power Conversion Efficiency，PCE)已经从最初的3.8％上升到25％以上。钙钛矿电池效率的快速提升主要是建立在钙钛矿材料的优良光电性能上，即强吸收系数，优良的缺陷容限和高电荷载流子迁移率，以及可以通过组分工程调控钙钛矿半导体带隙的特殊能力。尽管钙钛矿电池的效率提升发展迅速，但PeSCs的实际产业化应用仍面临许多挑战，如可重复性、大面积制备和稳定性等。另外，采用旋涂技术的小面积器件在产业化过程中会造成很大的浪费，导致制造成本高。为了克服这些障碍，人们将喷墨打印、喷涂、狭缝涂布和刮擦涂布应用于PeSCs 的加工。其中，喷墨打印(IJP)技术具有图案化、产品质量高、制造成本低、操作环境简单等优点，使PeSCs在实验室规模向大规模生产的转变中发挥着不可替代的作用；此外，IJP 还可以实现对薄膜的精确控制，而且材料利用率高，被认为是制备大面积PeSCs的一种很有前途的方法。喷墨打印作为一种非接触式数字打印技术在这些技术中脱颖而出，它可以以极低的材料消耗自由打印任意设计图案。喷墨打印是一种适应性强、速度快的打印技术，不仅用于大面积有机太阳能电池的研究而且已经在大面积工业应用如下一代有机发光二极管生产线。IJP制造PeSCs的最大困难是油墨的早期开发和打印参数的优化。成功的IJP工艺取决于一组复杂参数的相互作用，如液滴产生的电压波形、液滴的距离和体积、打印层数、基底表面温度、环境条件、油墨的粘度和沉积温度、波形等。另外，如何在不发生腐蚀反应的情况下打印出高稳定性的电极还需要进一步的研究。值得注意的是，目前实验阶段的PeSCs基板仍普遍为硬质玻璃。其易脆性不仅限制了最终产品的柔性，也制约了工业辊对辊技术的生产。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，提供一种大面积和高效率的钙钛矿太阳能电池。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的一种CH₃NH₃PbI₃钙钛矿太阳能电池，包括衬底，所述衬底上依次设置有钙钛矿薄膜层，PC₆₁BM层、PEI层和第二银纳米线层，所述衬底包括依次设置的PEN层、第一银纳米线层和PEDOT:PSS层。

可选地，所述钙钛矿薄膜层的厚度在480～520nm，PC₆₁BM层的厚度在25～35nm，聚醚酰亚胺PEI层的厚度在15～25nm，第二银纳米线层的厚度在110～130nm。

可选地，所述聚乙烯萘二甲酸酯PEN层的厚度在750～850nm，第一银纳米线层的厚度在90～110nm，PEDOT:PSS层的厚度在35～45nm。