[发明专利]一种反式柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种反式柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，太阳能电池从下至上依次为：柔性衬底、导电薄膜电极层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、背电极；柔性衬底由PI制成，厚度为小于125μm；导电薄膜电极层的基底为金属或金属及其氧化物的叠层。本发明制备工艺简单、稳定性好、可低温成膜且无明显回滞，将其应用于具有高柔性、轻薄、低成本、高效率柔性钙钛矿太阳能电池，可开发出多样性的产品。通过调整反式柔性钙钛矿太阳能电池的结构，可以提高太阳能电池的稳定性，同时所述柔性钙钛矿太阳能电池具有优异的光电转化效率。为大批量大面积工艺的采用开辟了道路，为钙钛矿的最终商业化提供了新的思路。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种反式柔性钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术

在人类社会持续发展的背景下，对能源的需求也不断增加，但是传统的化石能源在地球上的储量远远不能提供人类长期发展的需求，并且化石能源在燃烧过程中会释放出大量的有害气体造成环境污染，同时不利于人们的身体健康，人类急需一种高效、清洁、可再生的新能源。在众多新能源中太阳能以其丰富、环保、取之不尽用之不竭等优势成为人们重点的研究对象。

太阳能最具有代表性的应用就是太阳能电池，太阳能电池是一种利用光伏效应将光能转化为电能的器件。太阳能电池发展到今天已经经历了三代，包括：第一代的晶硅太阳能电池；第二代的薄膜太阳能电池；第三代的新型太阳能电池。

在新型太阳能电池中，钙钛矿太阳能电池的发展最为迅速，短短几年钙钛矿太阳能电池的效率就超过了其它电池研究几十年的效率，非常有发展前景。钙钛矿太阳能电池的另一个吸引人的特点是，它们比传统的光伏电池有更多功能，钙钛矿的轻量、薄膜性质使其非常适合作为可弯曲的光伏器件，应用于便携式物品，如充电器、帐篷、背包、可展开卷板、无人机等。因此，对柔性钙钛矿太阳能电池的研究开发变得异常重要。

目前，柔性钙钛矿太阳能电池技术受到阻碍主要有两个问题。第一，当前柔性太阳能电池中常用的衬底材料如PET(聚苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等柔性基底，考虑到柔性聚合物基板无法承受温度长时间在150℃以上，在不同的功能层的加工和使用的材料上存在严格的限制，所以需要高温烧结的结构并不适合柔性钙钛矿太阳能电池的开发。第二，与刚性钙钛矿太阳能电池相比，柔性钙钛矿太阳能电池性能略差一些。因此通过各种方式提高柔性钙钛矿太阳能电池的效率势在必行。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种反式柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其具有长期耐温180℃、高效、稳定特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供一种反式柔性钙钛矿太阳能电池，所述太阳能电池从下至上依次为：柔性衬底、导电薄膜电极层、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、背电极；

所述柔性衬底由PI制成，厚度为小于125μm；

所述导电薄膜电极层的基底为金属或金属及其氧化物的叠层。

上述技术方案中，进一步地，所述导电薄膜电极层中，基底中的金属包括Au、Ni、Ti中任意一种，电极为ITO薄膜。

上述技术方案中，进一步地，所述空穴传输层为p-型半导体NiO基薄膜。

上述技术方案中，进一步地，所述钙钛矿吸光层为钙钛矿薄膜。

上述技术方案中，进一步地，所述电子传输层为n-型半导体薄膜，所述n-型半导体包括PCBM、ZnO、TiO₂、SnO₂。

上述技术方案中，进一步地，所述背电极包括ITO、AZO、纳米银。

本发明另一方面提供一种上述反式柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述方法包括以下步骤：