[发明专利]空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述钙钛矿太阳能电池含有钙钛矿薄膜；所述钙钛矿薄膜为掺杂MASCN的钙钛矿材料，在空气中通过一步法辅助绿色反溶剂旋涂制备而成；所述太阳能电池结构由下到上依次为透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层、钝化层、空穴传输层和金属电极层；

所述钙钛矿薄膜的厚度为400-500nm。

2.根据权利要求1所述的空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述MASCN的掺杂比例调节范围为0％～80％。

3.根据权利要求1或2所述的空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述透明导电衬底为FTO导电玻璃，所述电子传输层为SnO₂；所述钙钛矿吸光层为MAPbI₃薄膜；所述钝化层为GAI或GABr；所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD；所述金属电极为Ag或Au。

4.一种制备如权利要求3所述空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：超声清洗FTO导电玻璃，烘干后紫外臭氧预处理导电衬底；

S2：在导电衬底FTO表面旋涂SnO₂前驱体溶液，高温退火得到电子传输层；

S3：制备钙钛矿前驱体溶液，在紫外臭氧处理过的电子传输层表面旋涂钙钛矿前驱体溶液，退火-得到钙钛矿吸光层；

S4：在钙钛矿吸光层上旋涂钝化层前驱体溶液，无需退火；

S5：将Spiro-OMeTAD前驱体溶液均匀涂覆在钝化层表面，无需退火，得到Spiro-OMeTAD空穴传输层；

S6：通过真空热蒸发法在空穴传输层上蒸镀Ag或Au电极层。

5.根据权利要求4所述的空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤S1中，导电衬底预处理步骤为：使用玻璃刀将大块导电玻璃FTO切割成1.5×2cm尺寸大小，用棉签浸沾丙酮将导电衬底表面擦拭干净，依次分别放置在去离子水、丙酮、异丙醇和乙醇中各超声清洗15～20min，使用氮气枪对其干燥处理后再紫外臭氧处理15～30min的；

所述步骤S2中，SnO₂前驱体溶液的浓度范围为2％～5％；电子传输层的制备方法如下：在经过紫外臭氧处理的FTO导电衬底表面均匀旋涂SnO₂前驱体溶液，随后在60-200℃退火30～60min，制得电子传输层。

6.根据权利要求4或5所述的空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤S3中，钙钛矿前驱体溶液制备方法为：MASCN作为掺杂剂，PbI₂与MAI按摩尔比1:1～3混合加入到DMF和DMSO按体积比4～9:1配置的混合溶剂中，在50～70℃下搅拌12h至充分溶解；

所述步骤S3中，钙钛矿吸光层制备方法如下：在通风橱内，使用移液枪吸取钙钛矿前驱体溶液，均匀旋涂在SnO₂电子传输层表面，转速为4000～5000rpm，旋涂时间为30～40s，旋涂开始第15-20s滴加绿色反溶剂EA，随后对钙钛矿中间相薄膜进行0～30min的退火，退火温度为90～120℃，即得到所述钙钛矿吸光层；

所述MASCN为掺杂剂，其掺杂的摩尔比范围为0％～100％，钙钛矿前驱体溶液的浓度范围为1～1.3M。

7.根据权利要求4或5所述的空气中快速退火的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：

所述步骤S4中，钝化层前驱体溶液的配置方法为：取GuI、GuBr粉末分别溶于三氟乙醇溶液，配置1～5mg/ml浓度的溶液，将该溶液滴在钙钛矿吸光层表面上静置3～5s后，在4000～5000rpm转速下旋涂30～50s。