[发明专利]一种大面积双异质结钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括透明玻璃衬底(1)、ITO层(2)、电子传输层(3)、双异质结钙钛矿层(4)、空穴传输层(5)以及金属电极层(6)，其中，

所述双异质结钙钛矿层(4)为三层带隙可调的Pb、Sn基钙钛矿层，相邻钙钛矿层之间构成异质结；

所述双异质结钙钛矿层(4)的结构通式为ABX₃，其禁带宽度在1.2-2.2ev之间，其中，A为阳离子且A选自MA、FA、Rb和Cs中的一种或多种，B为阳离子且B选自Pb、Sn中的一种或多种，C为阴离子且C选自Cl、Br、I中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述双异质结钙钛矿层(4)的制备过程包括如下步骤：

将预定量的前驱体粉末溶解在非质子极性溶剂中，分别制成第一层前驱体溶液、第二层前驱体溶液、第三层前驱体溶液；

使用钙钛矿薄膜的制备设备，以20～50mm/s的速度，100～200μm的涂覆高度，0.1～0.2Mpa的风刀压力下，将所述第一层前驱体溶液均匀地涂覆在所述电子传输层(3)上，然后在100～150℃下退火5～10分钟，随后冷却5～10分钟，再将含有保护层的溶液通过所述制备设备，以10～30mm/s的速度，100～200μm的涂覆高度，均匀涂覆在第一层钙钛矿上，紧接着，以20～50mm/s的速度，100～200μm的涂覆高度，0.1～0.2MPa的风刀压力下，将所述第二层前驱体溶液均匀地涂覆在保护层上，然后在100～150℃下退火5～10分钟，保护层被除去，随后冷却5～10分钟，再将含有保护层的溶液通过所述制备设备，以10～30mm/s的速度，100～200μm的刮涂高度，均匀涂覆在第二层钙钛矿上同理制备第三层钙钛矿，然后在100～150℃下退火5～10分钟，以除去保护层。

3.根据权利要求2所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述双异质结钙钛矿层(4)的制备方法为刮刀涂覆法、线棒涂覆法、狭缝涂布法中的任一种。

4.根据权利要求2所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述保护层为2-莰酮，其分子式为C₁₀H₁₆O。

5.根据权利要求1所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述双异质结钙钛矿层(4)自下向上包括宽带隙钙钛矿层、中间带隙钙钛矿层以及窄带隙钙钛矿层，其中，在所述双异质结钙钛矿层(4)中，带隙大于1.7eV的钙钛矿层为所述宽带隙钙钛矿层，带隙为1.3～1.7eV的钙钛矿层为所述中间带隙钙钛矿层，带隙小于1.3eV的钙钛矿层为所述窄带隙钙钛矿层。

6.根据权利要求1所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层(3)采用n型半导体材料。

7.根据权利要求1所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层(5)采用p型半导体材料。

8.根据权利要求1所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属电极层(6)的材料为Ag、Au、Cu中的任一种。

9.根据权利要求1所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，导电玻璃基底的厚度为1mm且具有100nm厚的导电层，所述电子传输层(3)的厚度为80～100nm，所述宽带隙钙钛矿层、所述中间带隙钙钛矿层和所述窄带隙钙钛矿层的厚度均为200～300nm，所述空穴传输层(5)的厚度为80～100nm，所述金属电极层(6)的厚度为80～100nm。

10.一种大面积双异质结钙钛矿太阳能电池的制备方法，用于制备如权利要求1-9中任一项所述的大面积双异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤一，通过激光划线装置在导电玻璃基底上进行第一次划线，得到图案化衬底，对所述导电玻璃基底进行清洗并紫外线臭氧处理；

步骤二，通过旋涂法或浸浴法在所述导电玻璃基底上制备电子传输层(3)；

步骤三，通过刮涂法或狭缝涂布方法在电子传输层(3)上制备宽带隙钙钛矿层，通过刮涂法或狭缝涂布方法在宽带隙钙钛矿层上制备保护层，避免第二层前驱体溶液对所述宽带隙钙钛矿层的腐蚀，紧接着再涂覆中间带隙钙钛矿层，退火除去保护层，然后涂覆保护层，再涂覆窄带隙钙钛矿层，最后退火完成除去保护层，得到所述双异质结钙钛矿层(4)；

步骤四，通过旋涂法或刮涂法在所述双异质结钙钛矿层(4)上制备空穴传输层(5)；

步骤五，通过激光划线装置在空穴传输层(5)上进行第二次划线，然后在真空度为5.4×10^-4Pa以下的条件下将电极材料蒸镀到空穴传输层(5)上，通过激光划线装置在金属电极层(6)上进行第三次划线，完成制备。