[发明专利]一种快速制备全印刷钙钛矿太阳能电池的方法

说明书

本发明提供一种快速制备全印刷钙钛矿太阳能电池的方法，包括FTO导电基底的刻蚀和清洗、致密层的制备、介孔层的制备、间隔层和碳对电极的制备以及CH₃NH₃PbI₃填充，最终得到电池器件。本发明间隔层印刷完后126℃保温6min，随后间隔层和碳对电极共同烧结，烧结工艺为112℃保温5min、175℃保温5min、350℃保温10min、400℃保温15min、500℃保温30min，升温速率为2~15℃/min。与常规方法相比，本发明将全印刷钙钛矿太阳能电池制备过程中的间隔层和碳对电极共同烧结，经简化烧结步骤后制备得到的电池，电池性能保持原有效率，缩短了电池制备时间，降低了电池制备过程中的能耗。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种快速制备全印刷钙钛矿太阳能电池的方法。

背景技术

太阳能电池发展日新月异。2009年Miyasaka课题组首次将钙钛矿材料（CH₃NH₃PbI₃）选作敏化剂并应用于太阳能电池，并获得3.8%的光电转换效率。随着研究人员不断开发新的材料以及优化制备工艺，电池效率不断刷新且稳定性进一步提升，截止到目前PSCs最高光电转换效率已突破22%。该电池器件选用的依旧为常规结构（c-TiO₂/m-TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/spiro-OMeTAD/Au），基于此结构的PSCs虽然有较高的光电转换效率，却并不适用于商业化应用。2013年，Han课题组在开发的可印刷PSCs中首次引入碳对电极，并获得6.64%的光电转换效率。在可印刷PSCs。

在可印刷PSCs制备中，CH₃NH₃PbI₃前驱体溶液最后以滴涂的方式滴加到碳对电极上。另外，介孔层、间隔层以及碳对电极为其主体结构，该三层层膜都需要在印刷后进行高温烧结。由于烧结温度较高使得电池器件的制备过程中消耗大量的能源，除此之外烧结过程中的升温降温阶段占了相当长的时间，这就使得电池器件的制备周期较长，影响了电池的制备效率。为了节省能源减少制备周期，有必要对电池器件的制备流程进行优化。基于此，本发明提供一种快速制备全印刷钙钛矿太阳能电池的方法，将全印刷钙钛矿太阳能电池制备过程中的间隔层和碳对电极共同烧结，经简化烧结步骤后制备得到的电池性能相对于常规方法，电池性能保持原有效率，缩短了电池制备时间，降低了电池制备过程中的能耗。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种快速制备全印刷钙钛矿太阳能电池的方法，在保证电池效率的基础上，简化全印刷钙钛矿太阳能电池的制备工艺，缩短制备周期。

本发明采用以下技术方案：

一种快速制备全印刷钙钛矿太阳能电池的方法，包括如下步骤：

S1、FTO导电基底的刻蚀、清洗：

将FTO导电玻璃用胶带将不需要刻蚀的部分遮盖起来，用锌粉将裸露部分覆盖，并在其上滴加HCl溶液，一段时间后，将锌粉冲掉并除去胶带，导电基底刻蚀完毕，随后分别用肥皂水、玻璃清洗液、无水乙醇和蒸馏水超声清洗，随后依次用蒸馏水、无水乙醇冲洗并吹干，备用；

S2、致密层的制备：

将四氯化钛加入蒸馏水中，制备得到致密层前驱体溶液；取S1得到的FTO导电基底，将不需要制备致密层的部位用高温胶带遮盖，将FTO导电基底放入上述致密层前驱体溶液中浸泡一段时间，取出，依次用蒸馏水和无水乙醇冲洗并吹干，最后将FTO导电基底烧结，退火待用；

S3、介孔层的制备：

将TiO₂浆料印刷到S2所制备的FTO导电基底上，室温下静置，烘干；随后对TiO₂薄膜进行烧结，冷却至室温；用高温胶带将除介孔层以外的部分遮盖，放入四氯化钛的水溶液中加热浸泡直至四氯化钛水溶液变为浅蓝色；随后依次用蒸馏水、无水乙醇冲洗并吹干；最后烧结，待用；