[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池电子传输层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池电子传输层，所述钙钛矿太阳能电池电子传输层由以下原材料组成：FTO导电玻璃层、电子传输层、介孔薄膜层、钙钛矿薄膜层、空穴传输层、金属电极，本发明通过Co₃+对TiO₂材料掺杂可以很好的提升钙钛矿太阳能电池的光学性能和效率，电子传输层的掺杂，优化了电池的稳定性和光学性能如：开路电压、光电转化率，其具体采用二异丙氧基双乙酰丙酮钛、无水正丁醇、FK209Co(Ⅲ)为原料，制备掺杂Co₃+的电子传输层，并通过掺杂金属离子和一步旋涂法，提高了电子传输层的导电率和电子迁移率，进而提升了钙钛矿太阳能电池的光电性能及效率。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池性能优化的技术领域，具体为一种钙钛矿太阳能电池电子传输层及其制备方法。

背景技术

近年来，由于钙钛矿材料具有载流子扩散长度长、带隙可调、低温处理和优异的光电性能等优点，卤化钙钛矿太阳能电池引起了广泛关注，并被认为是下一代太阳能电池，作为第一代的钙钛矿太阳能电池，铅基钙钛矿太阳能电池的效率已从开始的3.8％提升到了25.5％。

通常的钙钛矿太阳能电池结构分为正置结构和反置结构两种。无论是正置还是反置结构都是需要电子传输层和空穴传输层。电子传输层可以降低电极和钙钛矿之间的势垒，促进载流子的迁移，也可以有效的阻挡空穴，从而抑制电子和空穴在界面处的复合。随着钙钛矿薄膜的生长制备工艺的改善，钙钛矿太阳能电池逐渐趋近于它的理论效率。

要使效能进一步提升，必须精细控制电荷传输层的载流子动力学过程。目前为止，钙钛矿太阳能电池的电子传输材料主要有TiO₂、ZnO等金属氧化物以及富勒烯等有机电子传输材料。TiO₂是目前最常用的电子传输层材料，但纯TiO₂存在禁带宽度较大，且电子迁移率较低等问题。因此为了得到比纯TiO₂更好的光学特性，如电导率、电子迁移率、载流子浓度的提高等，很多学者选择使用其他元素来对纯TiO₂材料进行掺杂改性。本发明发现Co₃+对TiO₂材料掺杂可以很好的提升钙钛矿太阳能电池的光学性能和效率；为此，提出一种钙钛矿太阳能电池电子传输层及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池电子传输层及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钙钛矿太阳能电池电子传输层，所述钙钛矿太阳能电池电子传输层由以下原材料组成：FTO导电玻璃层、电子传输层、介孔薄膜层、钙钛矿薄膜层、空穴传输层、金属电极。

本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法，包括以下步骤：

S1、工作人员先将FTO导电玻璃进行玻璃清理剂进行预处理；

S2、再将二异丙氧基双乙酰丙酮钛加入到无水正丁醇中，并在溶液中加入FK209Co(Ⅲ)，进行充分摇匀溶解后，将其旋涂到FTO导电玻璃上进行干燥处理，使其形成致密层薄膜；

S3、用二氧化钛浆料和无水乙醇配制成的溶液旋涂于形成的致密层薄膜上，并进行退火处理，使其形成介孔薄膜层；

S4、再将碘甲脒、碘化铅和氯甲胺溶解于二甲基亚砜(DMSO)和二甲基甲酰胺(DMF)的形成的混合液中，并进行充分的搅拌，以此得到所需的钙钛矿前驱体溶液，再将获取的钙钛矿前驱体溶液旋涂到形成的介孔薄膜层上，并滴加乙醚反溶剂及进行退火处理使其形成钙钛矿薄膜层；

S5、在形成的钙钛矿薄膜层上，工作人员旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，并利用GBL刮蹭出FTO电极。

S6、最后利用真空蒸镀装置将Au沉积于空穴传输层基底上，使其形成电池器件。