[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明的钙钛矿太阳能电池的组成包括依次层叠设置的衬底、乙二酸‑SnO₂电子传输层、钙钛矿吸收层和空穴传输层，还包括电极，乙二酸‑SnO₂电子传输层的组成成分包括乙二酸‑SnO₂聚酯化络合物。本发明的钙钛矿太阳能电池的制备方法包括以下步骤：1)在衬底上制备乙二酸‑SnO₂电子传输层；2)在乙二酸‑SnO₂电子传输层上制备钙钛矿吸收层；3)在钙钛矿吸收层上制备空穴传输层；4)在衬底和空穴传输层上蒸镀电极，即得钙钛矿太阳能电池。本发明的钙钛矿太阳能电池具有光电转化效率高、光电性能优异、制备工艺简单、生产成本低等优点，适合进行大规模工业化应用。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿具有消光系数高、载流子迁移率高、激子结合能低、易溶液法加工等优点，受到了研究人员的广泛关注。近年来，钙钛矿太阳能电池(PSCs)的功率转换效率(PCE)已经提高到了25.5％，其在光伏领域展现出广阔的应用前景。

钙钛矿太阳能电池中的电子传输层的作用是从钙钛矿活性层中提取电子并进行传输，是制备高效钙钛矿太阳能电池的关键。TiO₂ETL介孔结构n-i-p PSCs相对高效，但制备TiO₂的过程中需要进行高温烧结处理，且工艺流程繁琐，严重限制了其实际应用。SnO₂胶体溶液旋涂制备的SnO₂薄膜的表面会不可避免地出现SnO₂胶体的团聚现象，易在表面处形成大量的氧空位缺陷，导致羟基富集，阻碍载流子的传输，且还会引起钙钛矿晶格形变，导致器件的稳定性降低。综上可知，现有的钙钛矿太阳能电池均存在明显的缺陷，尚难以完全满足实际应用的需求。

因此，开发一种光电转化效率高、光电性能优异、制备工艺简单、生产成本低的钙钛矿太阳能电池具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种钙钛矿太阳能电池，其组成包括依次层叠设置的衬底、乙二酸-SnO₂电子传输层、钙钛矿吸收层和空穴传输层，还包括电极；所述乙二酸-SnO₂电子传输层的组成成分包括乙二酸-SnO₂聚酯化络合物。

优选的，所述衬底为透明导电衬底。

进一步优选的，所述衬底为ITO玻璃衬底。

优选的，所述乙二酸-SnO₂聚酯化络合物通过以下方法制备得到：将SnO₂胶体和乙二酸分散在溶剂中进行反应，即得乙二酸-SnO₂聚酯化络合物。

优选的，所述反应在65℃～80℃下进行，反应时间为7h～10h。

优选的，所述钙钛矿吸收层的组成成分包括碘化铅(PbI)、甲基碘化胺(FAI)和甲脒氢碘酸盐(MAI)，碘化铅、甲基碘化胺和甲脒氢碘酸盐的摩尔比为1:0.85～1:0.15～0.20。

优选的，所述空穴传输层的组成成分包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)。

进一步优选的，所述空穴传输层的组成成分包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和4-叔丁基吡啶。

优选的，所述电极的组成成分为Ag、Au、Al、Cu中的至少一种。

进一步优选的，所述电极为Ag电极。