[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：取多孔膜骨架，向其中填充钙钛矿前驱体溶液，然后，烘干可挥发溶剂，并在介孔电极层形成界面，得到钙钛矿太阳能电池；所述多孔膜骨架包括依次设置的导电衬底、空穴阻挡层、介孔电子传输层、介孔绝缘层、介孔电极层；所述钙钛矿前驱体溶液包括至少两种带隙不同的钙钛矿。本发明的钙钛矿太阳能电池的制备方法，可以降低钙钛矿和碳电极的介孔电极层之间的能级失配，提高器件的开路电压，从而提高器件效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是指一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

有机无机杂化钙钛矿半导体材料是光伏领域发展较快的材料之一，随着钙钛矿太阳能电池转换效率的不断提升，目前认证的转换效率已经达到25.8％。与其他类型的太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池可以使用低温的溶液法制备，制作工艺简单，原料来源广泛，制备成本低廉，具有代替单晶硅太阳能电池，实现廉价光伏发电的巨大发展潜力。

目前，钙钛矿太阳能电池可以分为平面结构和介孔结构，平面结构的钙钛矿太阳能电池是通过逐层沉积各功能层形成的，从底部到顶部依次为透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、金属电极，电子和空穴可以分别被电子传输层材料和空穴传输层材料所提取，使得器件的复合损失较小，开路电压较高。但是，钙钛矿太阳能电池器件结构中的空穴传输层材料和金属电极的价格昂贵，限制了其成本的进一步降低，并且其通常采用旋涂工艺制备薄膜，不利用大面积规模化生产。

介孔结构的钙钛矿太阳能电池，例如，中国专利文献CN103441217B中公开的可印刷介观钙钛矿太阳能电池，从结构上依次包含导电基底、空穴阻挡层、纳米晶层、绝缘间隔层、空穴收集层，其中，钙钛矿材料贯穿于整个三层介孔膜中，即介孔纳米晶层、绝缘间隔层、空穴收集层的介孔膜中，器件结构十分简单，不含昂贵的金属电极和空穴传输层材料，成本十分低廉，并且其采用丝网印刷工艺，易于大面积化，可印刷介观钙钛矿太阳能电池由于其介孔的限制，具有较高的稳定性，利于商业化生产。

但是，可印刷介观钙钛矿太阳能电池，相较于的平面结构的钙钛矿太阳能电池转化效率较低，造成转化效率降低的主要原因为开路电压的损失。由于可印刷介观钙钛矿太阳能电池不含空穴传输层材料，钙钛矿和碳电极之间存在能级失配，未被氧化钛提取的电子，扩散至碳电极与碳电极上的空穴产生复合，造成开路电压的降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，解决现有技术中的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿和碳电极之间存在能级失配、碳电极提取电子，造成转化效率降低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

取多孔膜骨架，向其中填充钙钛矿前驱体溶液，然后，烘干可挥发溶剂，并在介孔电极层形成界面，得到钙钛矿太阳能电池；

其中，所述多孔膜骨架包括依次设置的导电衬底、空穴阻挡层、介孔电子传输层、介孔绝缘层、介孔电极层；

所述钙钛矿前驱体溶液中包括至少两种带隙不同的钙钛矿。

优选地，所述钙钛矿前驱体溶液在所述介孔电子传输层、介孔绝缘层、介孔电极层形成梯度钙钛矿。

优选地，所述钙钛矿前驱体溶液包括A_1-xB_x；其中，0＜x＜1，A为窄带隙钙钛矿；B为宽带隙钙钛矿。

优选地，所述A为MAPb_1-aSn_aI₃、FAPb_1-aSn_aI₃中的一种或多种；其中，0≤a≤1，MA为甲胺，FA为甲脒。