[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池结构及其制备方法

摘要

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池结构，依次包括阴极透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层及金属阳极，电子传输层为二氧化钛包覆金属粒子核壳层。本发明将TiO₂包覆Au/Ag的核壳层直接作为电子传输层使用，无需另外制作专门的电子传输层，简化了制备工艺，利用纳米粒子的等离子体激元增强效应促进了钙钛矿层对光的吸收，提高了太阳能电池的吸光效果；本发明的制备方法采用溶液低温工艺制备了电子传输层，避免了现有技术中高温烧结等步骤的使用，进一步简化了制备工艺，降低了生产成本；且由于二氧化钛包覆金属粒子核壳层作为电子传输层在溶液中直接形成于阴极透明导电衬底上，而不是经过旋涂工艺制作，结构更加紧凑，电子传输效果更好。

主权项

一种钙钛矿太阳能电池结构的制备方法，所述钙钛矿太阳能电池结构包括阴极透明导电衬底，电子传输层，制作在所述阴极透明导电衬底上，钙钛矿层，制作在所述电子传输层上，所述钙钛矿层为CH₃NH₃PbI₃薄膜层，该薄膜的厚度为400～500nm；空穴传输层，制作在所述钙钛矿层上，以及金属阳极，制作在所述空穴传输层上；所述的电子传输层为二氧化钛包覆金属粒子核壳层；所述的二氧化钛包覆金属粒子核壳层以金属粒子Ag或Au为核，以TiO₂为壳层；所述金属粒子Ag或Au的直径为5～50nm，TiO₂壳层的厚度为5～50nm；其特征在于包括以下步骤：(1)先清洗阴极透明导电衬底，然后将清洗后的阴极透明导电衬底浸入聚二烯丙基二甲基氯化铵的水溶液中，浸泡10～30min；浸泡完毕后取出阴极透明导电衬底并用去离子水反复冲洗去除多余的聚二烯丙基二甲基氯化铵；(2)常温下，将步骤(1)所得阴极透明导电衬底置于(Au/Ag)@TiO₂的纳米溶液中，浸泡5～24h，浸泡完毕后取出阴极透明导电衬底并于50～60℃下干燥处理20～24h，置于无水环境中备用；此时，阴极透明导电衬底的表面即形成了一层TiO₂包覆Au/Ag的核壳层，该TiO₂包覆Au/Ag的核壳层即为电子传输层；(3)在步骤(2)所得电子传输层表面形成一层钙钛矿层；(4)在步骤(3)所得钙钛矿层表面旋涂空穴传输层；(5)在步骤(4)所得空穴传输层上蒸镀形成金属阳极。