[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：前驱体溶液的制备；基底的预处理；电子传输层的制备；钙钛矿膜层的制备：将碘化铅(PbIsubgt;2/subgt;)、甲眯碘(FAI)、甲胺氯(MACl)的混合溶液旋涂在电子传输层上，采用滴加反溶剂或抽真空干燥的方式，形成薄膜后退火冷却备用；修饰层的制备：{[2‑(三氟甲基)苯基]甲基}膦酸或{[3‑(三氟甲基)苯基]甲基}膦酸溶解在IPA溶剂中，旋涂在钙钛矿膜层上得到；空穴传输层的制备；电极的制备。本发明将电池的效率提升6.7％，且在高湿度的环境下放置800小时后，效率衰减小于10％。

技术领域

本发明涉及太阳能电池的制备方法，特别涉及一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池由于具有较高的功率转换效率以及较低的制造成本而备受关注。多数钙钛矿膜层采用甲胺铅碘或采用较多组分的甲胺铅碘(MAPbI₃)，但MAPbI₃的分解势能较低，在加热、湿度、光照等条件下容易分解，而不利用实际的应用。为解决相关问题，可以采用离子直径较大的甲眯离子(FA⁺)代替甲胺离子(MA⁺)，形成的FAPbI₃钙钛矿(α相)的稳定性增强，但在高湿度的情况下α-FAPbI₃易于转化为δ-FAPbI₃钙钛矿，而δ-FAPbI₃钙钛矿是不利于光伏性能的。此外，钙钛矿电池中钙钛矿膜层的表面存在大量缺陷，缺陷会减低光生载流子的利用率，进而降低器件的光电效率和稳定性。因此，如何减少钙钛矿膜层的缺陷态，并提升高湿度下钙钛矿太阳能电池的稳定性，对钙钛矿光伏产业具有重大的意义。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法；

技术方案：本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

(1)前驱体溶液的制备；

(2)基底的预处理；

(3)电子传输层的制备；

(4)钙钛矿膜层的制备：将碘化铅(PbI₂)、甲眯碘(FAI)、甲胺氯(MACl)的混合溶液旋涂在电子传输层上，采用滴加反溶剂或抽真空干燥的方式，形成薄膜后退火冷却备用；

(5)修饰层的制备：{[2-(Trifluoromethyl)phenyl]methyl}phosphonic acid({[2-(三氟甲基)苯基]甲基}膦酸)或{[3-(Trifluoromethyl)phenyl]methyl}phosphonicacid({[3-(三氟甲基)苯基]甲基}膦酸)溶解在IPA溶剂中，旋涂在钙钛矿膜层上得到；

(6)空穴传输层的制备；

(7)电极的制备。

进一步地，所述步骤(3)电子传输层制备采用的材料是SnO₂、TiO₂、BCP、PCBM材料中的至少一种。

进一步地，所述步骤(6)的空穴传输层的制备材料为P3HT、Spiro、PTAA、NiO_x材料中的至少一种。

进一步地，钙钛矿太阳能电池的转化效率为20.8％。

进一步地，所述步骤(2)基底的预处理方法：将基底去离子水中超声清洗，再在有机溶剂中超声清洗，吹干后放在紫外臭氧处理器中处理。

本发明选择利用钝化剂对钙钛矿膜层进行后处理的方式，此方案一方面减少了钙钛矿薄膜的缺陷密度，提升电池的性能和稳定性；另一方面，后处理也提升了膜层的疏水性，因而电池对湿度的容忍性提升，稳定性提升。