[发明专利]一种柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明属于薄膜太阳能电池技术领域，具体涉及一种柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池及其制备方法，包括柔性衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、金属电极层和封装层，在柔性衬底上依次超声喷涂制备电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极层，然后对电极层进行固化封装，形成封装层，即制得柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池；其制备方法包括：S1、衬底预处理；S2、电子传输层；S3、钙钛矿层；S4、空穴传输层；S5、电极层；S6、柔性光伏的封装层，完成太阳能电池的制备。本发明采用全无机铯铅溴钙钛矿材料，以超声喷涂的方式制备的柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池，在保证高效率性能的同时，实现了随着环境变化产生的可恢复式变色。

技术领域

本发明属于薄膜太阳能电池技术领域，具体涉及一种柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，具有将光信号转变为电信号的功能，采用的溶液法易于制备，可极大降低其生长成本。由于其低温溶液工艺可与印刷工艺相结合，可制备具有轻、薄特性的钙钛矿柔性太阳能电池。近几年，随着社会对能源需求的快速发展，太阳能电池成为了不可或缺的一部分，钙钛矿材料在太阳能电池领域中应用的高速增长，必然有着非常大的需求和市场。但钙钛矿太阳能电池的应用还是在局限于刚性衬底上的小面积器件，限制了器件的商业化应用范围。

XudongYang等作者在其发表的论文“Thermochromic halide perovskite solarcells”(Nature Materials,vol.17,pp.261-267,2018)中公开了一种可热致变色的卤化物钙钛矿太阳能电池。该卤化物钙钛矿虽然在传统钙钛矿太阳能电池优点基础上，采用旋涂方法制备了CsPbI_3-xBr_x薄膜，形成了结构为glass/FTO/NiO_x/CsPbI_3-xBr_x/ZnO/Al or ITO的垂直型器件，可实现利用热驱动、水分介导对低功率输出的透明非钙钛矿相(可见透明度81.7％)和高功率输出的深颜色钙钛矿相(可见透明度35.4％)进行可逆转变。但是，该方法仍然存在的不足之处是，由于未对制备方法进行提升，钙钛矿太阳能电池的效率仍有提升空间，其刚性衬底也无法实现商业上的大面积应用。

BryanA.Rosales等作者在其发表的论文“Reversible multicolor chromism inlayered formamidinium metal halideperovskites”(Nature Communications,vol.11,pp.5234,2020)中公开了一种多色变色的有机卤化物钙钛矿薄膜。该卤化物钙钛矿薄膜采用Ruddlesden-Popper相的FA_n+1PbnX_3n+1材料，利用该二维超晶格材料具有量子阱厚度可调的性质，从而实现了薄膜颜色多色可调的性能。但是，该工作的不足之处是，Ruddlesden-Popper相的钙钛矿材料制备为钙钛矿太阳能电池时的能量转换效率不高，无法在兼顾可恢复式变色的性能的同时，保持较高的能量转换效率。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池及其制备方法，利用对热和湿度敏感的全无机铯铅溴钙钛矿材料，其具有扩散长度长、吸收系数大、载流子寿命长等优异的光学和电学性能，作为光吸收层制备大面积柔性薄膜，以超声喷涂的方式制备柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池，在保证高效率性能的同时，实现了随着环境变化产生的可恢复式变色，可用于绿色建材、光伏储能及智能家居领域。

本发明的第一个目的是提供一种柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池，包括衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、电极层和封装层，在衬底上依次喷涂电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和电极层，然后对电极层进行固化封装，形成形成封装层，即制得柔性可恢复式变色薄膜太阳能电池；

所述钙钛矿层为CsPbBr₃薄膜层。