[发明专利]一种高效钙钛矿太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明涉及光伏电池，提供了一种高效钙钛矿太阳能电池及其制备方法。该种钙钛矿太阳能电池的结构是传统的介孔型结构导电衬底、半导体氧化物传输层、介孔层、有机无机杂化的钙钛矿层、空穴传输层以及金属对电极。本发明在传统的介孔型电池结构中引入了绝缘缓冲层实现了高效钙钛矿太阳能电池的构建。电池中加入缓冲薄层后虽有助于抑制界面处的电子‑空穴复合，但是绝缘材料的引入往往会降低光电流。然而本发明通过界面调控，加入绝缘缓冲层之后电流不但没有下降反而提升，电池性能得到改善，为得到高效钙钛矿太阳能电池提供了新的制备途径。该种方法工艺简单，成本低廉，有助于提高钙钛矿光伏器件的光学性能和稳定性，具有良好的应用前景。

主权项

一种制备钙钛矿太阳能电池结构的方法，该钙钛矿太阳能电池的结构是：导电衬底、半导体氧化物电子传输层、介孔层和有机无机杂化的钙钛矿层、空穴传输层以及金属对电极，绝缘缓冲层，所述绝缘缓冲层的引入位置为半导体氧化物电子传输层和有机无机杂化的钙钛矿层之间，或者钙钛矿材料与空穴传输层之间，所述绝缘缓冲层的厚度为1‑5nm,所述绝缘缓冲层为Al2O3、ZrO2、SiO2、MgO、Ga2O3、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5或HfO，所述的有机无机杂化的钙钛矿层为CH3NH3PbX3，其中X为I，Cl或Br；其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤1： 将导电衬底通过基片清洗工艺洗涤，氮气吹干备用；步骤2：将经过步骤1处理后的导电衬底上沉积半导体氧化物传输层，收集并传输电子或者空穴，沉积温度10‑300℃，退火处理温度300‑500℃密封保存；步骤3：将经过步骤2处理后的沉积有电子传输层的导电衬底上利用沉积法制备一层缓冲层厚度在1‑5nm绝缘缓冲层，沉积温度10‑500℃；步骤4：将介孔半导体材料采用旋涂法或喷涂法沉积到经步骤3处理后的导电衬底上，随后在温度为300‑600℃进行热处理，时间在0.5‑3h，得到介孔层；步骤5：利用两步法、一步法或气相辅助液相法在经过步骤4处理后的导电衬底上制备有机无机杂化的钙钛矿层，再进行退火处理温度在100‑200℃之间，时间在0.5‑3h之间；步骤6：在经过步骤5处理后的导电衬底上旋涂空穴传输材料，旋涂转速为100‑5000rpm，在湿度低于30%条件下进行操作；步骤7：在经过步骤6处理后的导电衬底上采用热蒸镀金或银电极，最终得到高效钙钛矿太阳能电池，电极厚度在20‑150nm。