[发明专利]一种基于Li、Cu共掺NiOx

说明书

本申请公开了一种基于Li、Cu共掺NiO_x反式钙钛矿电池及其制备方法，所述太阳能电池的制备过程如下：（1）在洁净ITO电极上沉积Li、Cu共掺NiO_x空穴传输层；（2）在Li、Cu共掺NiO_x空穴传输层上制备尿素界面修饰层；（3）在尿素界面修饰层上沉积二嵌段共聚物[(PEO)₁₅₀‑(PPO)₃₀]修饰的Cs_0.1‑xRb_xMA_0.63FA_0.27Pb(I_1‑yBr_y)₃钙钛矿光敏层，x的取值范围为0.02~0.06，y的取值范围为0.05~0.30；（4）在钙钛矿光敏层上制备PCBM/BCP电子传输层；（5）在PCBM/BCP电子传输层上蒸镀Ag层对电极，即得。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于Li、Cu共掺NiO_x反式钙钛矿电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池是大规模利用太阳能转化为电能的重要技术基础，发展太阳能电池是缓解经济发展与能源及环境之间矛盾的“绿色”新技术。目前，太阳能电池研究呈现出以下几个新方向：1. 开发与晶硅电池匹配的顶电池或底电池，构建理论效率超过33%的叠层电池；2. 开发柔性、轻质、多彩等新型电池，实现与晶硅电池互补，满足不同市场应用需求；3.探索新的光敏材料(简单、无毒、低成本、高丰度等)、制备新型太阳能电池。对于光伏领域研究新热点，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池在器件性能方面取得了显著提升，且已超过半导体化合物太阳能电池(CdTe、CuInGaSn等)最高效率。钙钛矿材料具有简单、廉价、溶液可加工特性，表明该薄膜太阳能电池技术可替代现有光伏技术、实现低成本开发。提高钙钛矿太阳能电池稳定性是目前研究的关键技术，采用无机材料制备的反式钙钛矿太阳能电池具有优越的稳定性，对于促进钙钛矿电池商业化具有重要的研究价值。

目前，钙钛矿太阳能电池多为基于TiO₂或SnO₂的正式结构，其中空穴传输层多为掺杂的Spiro-OMeTAD，商业化掺杂的Spiro-OMeTAD不但价格昂贵，而且还具有寄生吸收特性，其所包含的可移动离子掺杂剂可加速钙钛矿快速降解；此外，Spiro-OMeTAD在空气环境中很容易降解，必将显著影响电池器件的运行稳定性，不利于器件商业化开发。本技术采用低温溶液法制备Li、Cu共掺NiO_x空穴传输层，在空穴传输层上沉积尿素，钝化界面缺陷态；将二嵌段共聚物[(PEO)₁₅₀-(PPO)₃₀]引入钙钛矿层，钝化晶界缺陷、改善钙钛矿薄膜稳定性，制备成反式结构钙钛矿电池器件。该电池技术不但取得了较高器件性能、改善了器件湿/热稳定性，而且基于低温全溶液过程可实现扩展制备，有利于钙钛矿太阳能电池商业化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Li、Cu共掺NiO_x反式钙钛矿电池及其制备方法，不仅可以完全替代Spiro-OMeTAD空穴传输层，降低制备成本，还可以提升器件对湿、热及光照度稳定性。该电池器件具有原料储备丰富、制备方法简单、稳定性优越、应用范围广、安全环保等特点；还可基于全低温溶液过程实现量化制备，为反式结构钙钛矿太阳能电池商业化探索了实验条件和关键技术，具有非常良好的应用前景。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种基于Li、Cu共掺NiO_x反式钙钛矿电池的制备方法，包括如下步骤(Li、Cu共掺NiO_x空穴传输层和尿素界面修饰层在空气环境下完成，其余制备过程均在手套箱中完成)：