[发明专利]一种整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于所述整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池自下而上包括FTO透明导电玻璃、高温烧结致密二氧化钛层、宽带隙钙钛矿吸光层、纳米银线透明导电油墨中间电极，低温烧结致密二氧化钛层、窄带隙钙钛矿吸光层、空穴传输层、碳电极。本发明采用两种不同带隙的钙钛矿吸光层，不仅拓宽了电池吸光光谱范围，并且采用全溶液法制备工艺具有超低能耗、工艺设备简单、低成本、制备周期短等优点，可以极大地提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

主权项

一种整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池自下而上为FTO透明导电玻璃、高温烧结致密二氧化钛层、宽带隙钙钛矿吸光层、纳米银线透明导电油墨中间电极，低温烧结致密二氧化钛层、窄带隙钙钛矿吸光层、碳电极；所述宽带隙钙钛矿光吸收层禁带宽度1.7eV左右，包括CsPbI3，禁带宽度：1.73eV、CH3NH3SnIBr2，禁带宽度：1.75eV、CH3NH3PbI2Br，禁带宽度：1.8eV，主要吸收太阳光能谱中波长较短的光；所述窄带隙钙钛矿光吸收层禁带宽度1.0eV左右，包括CH3NH3SnI3，禁带宽度：1.1eV、CH3NH3Sn0.9Pb0.1I3，禁带宽度：1.18eV，用于吸收太阳光能谱中波长较长的光；包括以下步骤：(1)高温致密二氧化钛层的制备：利用旋涂法、喷雾热解法、原子层沉积法在清洗洁净的FTO透明导电玻璃上沉积二氧化钛致密层，并在400‑500℃退火处理40‑80min,获得厚度为40‑80nm的二氧化钛致密层；(2)二氧化钛介孔层的制备：采用旋涂法、丝网印刷法在二氧化钛致密层上制备二氧化钛介孔层，并在500‑550℃退火处理40‑80min，获得厚度为500‑1000nm的二氧化钛介孔层；(3)宽带隙钙钛矿吸光层的制备：采用旋涂法、丝网印刷法、刮涂法、喷雾沉积法在二氧化钛介孔层上制备钙钛矿吸光层，并在90‑110℃干燥30‑50min,获得厚度为500‑1000nm的窄带隙钙钛矿吸光层；(4)纳米银线透明导电油墨电极的制备：采用丝网印刷法、刮涂法、滚涂法在钙钛矿吸光层上制备纳米银线透明导电油墨，并在120‑130℃干燥3‑5min，获得厚度为500‑900nm的纳米银线透明导电油墨中间电极；(5)低温二氧化钛致密层的制备：先将27mg的锐钛矿纳米粒子分散在1ml的无水乙醇中，再用无水乙醇稀释3次得到1.18wt％TiO2的胶体分散液，继续加入TiO2含量的10‑20mol％的二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙脂配成低温二氧化钛致密层旋涂液；在纳米银线透明导电油墨中间电极上利用旋涂法制备二氧化钛致密层,并在100‑120℃退火30‑60min,获得厚度为40‑80nm的二氧化钛致密层；(6)窄带隙钙钛矿吸光层的制备：采用旋涂法、丝网印刷法、刮涂法、喷雾沉积法在二氧化钛介孔层上制备钙钛矿吸光层，并在90‑110℃干燥30‑50min,获得厚度为500‑1000nm的窄带隙钙钛矿吸光层；(7)空穴传输层的制备：在手套箱中将P3HT溶于氯苯或其它溶剂得到浓度为20mg/mL的溶液，将配好的P3HT溶液旋涂于窄带隙钙钛矿吸光层上，并70℃干燥15‑25min，获得厚度为90‑140nm的空穴传输层；(8)碳电极的制备：采用丝网印刷法、刮刀涂布法在钙钛矿吸光层上制备碳电极，并在100‑120℃干燥30‑50min，获得厚度为5‑25μm的碳电极。