[发明专利]一种基于磁控溅射钙钛矿光吸收层的光伏器件的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于磁控溅射钙钛矿光吸收层的光伏器件的制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将FTO透明导电玻璃清洗、吹干；(2)在FTO透明导电玻璃上制备致密TiO₂和SnO₂电子传输层；(3)在所述电子传输层上采用磁控溅射技术制备钙钛矿光吸收层；(4)在所述的钙钛矿光吸收层上制备Spiro‑OMeTAD空穴传输层；(5)在所述空穴传输层上蒸镀Ag作为顶电极，即得到所述光伏器件。本发明制备的光伏器件光电转换效率达到13.09％，并表现出良好的长期稳定性。

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池材料及器件领域，具体涉及一种基于磁控溅射钙钛矿光吸收层的光伏器件的制备方法。

背景技术

目前，由于工业的迅猛发展，化石能源的消耗量与日俱增，急需寻找其它可替代能源。太阳能作为一种环境友好型，可持续能源而被广泛关注，然而太阳能电池能够直接将太阳能转换为电能，到目前为止，光伏器件可分为：第一代晶硅太阳能电池：单晶硅、多晶硅；第二代薄膜太阳能电池：CIGS、非晶硅；第三代新型太阳能电池：染料敏化、有机、钙钛矿电池。

在众多的光伏器件中，钙钛矿太阳能电池作为第三代新型太阳能电池由于具有成本低和制备工艺简单等优点而得到了迅速的发展，其效率而晶硅太阳能电池相当，但目前常见的钙钛矿光伏器件中钙钛矿薄膜的沉积方法为旋涂法，旋涂法很难制备高质量的大面积薄膜，磁控溅射作为一种成熟的薄膜制备技术，已被广泛用于制备金属，金属氧化物和半导体薄膜，在制备PSCs方面具有很大的应用潜力，使用磁控溅射技术制备钙钛矿光伏器件能够实现成分可控、无溶剂、操作简单、可以解决大面积均匀性、溶液法粗糙孔洞等问题，从而可进行大面积制备和批量生产。同时磁控溅射沉积技术具有适形、致密、可实现低温制备沉积等特点，适用于在具有绒面结构的硅上制备叠层光伏器件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于磁控溅射钙钛矿光吸收层的光伏器件的制备方法，其所述的钙钛矿光伏器件能够获得较高的光电性能以及优异的稳定性；所述制备方法能够进行钙钛矿光伏器件大面积制备和批量生产。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于磁控溅射钙钛矿光吸收层的光伏器件的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将FTO透明导电玻璃清洗、吹干；

(2)在FTO透明导电玻璃上制备致密TiO₂和SnO₂电子传输层；

(3)在所述电子传输层上采用磁控溅射技术制备钙钛矿光吸收层；

(4)在所述的钙钛矿光吸收层上制备Spiro-OMeTAD空穴传输层；

(5)在所述空穴传输层上蒸镀Ag作为顶电极，即得到所述光伏器件。

优选地，所述步骤(3)中，钙钛矿光吸收层的制备方法包括以下步骤：

(1)采用直流溅射金属Pb靶，抽真空至2×10^-4Pa，通过Ar/O₂混合气体，调节溅射功率和溅射压强，溅射3～5min，溅射结束后通入氮气，待溅射腔室气压为大气压时，取出，即得到PbO薄膜；

(2)将CH₃NH₃I粉末和PbO薄膜放置到管式炉中，抽真空至10Pa，升温至145℃后进行保温，反应结束后，待管式炉自然冷却至室温，取出样品，即得到MAPbI₃钙钛矿薄膜。

优选地，所述Ar：O₂的体积比为30：10～60：10。

优选地，所述溅射功率为15～50W，溅射腔室压强为0.2～0.8Pa。