[发明专利]一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池及制备方法

摘要

本发明涉及一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池及制备方法，以名为“CB/HTM处理法”(在反结构PSCs中即为“CB/ETM处理法”)的方法对钙钛矿薄膜进行处理，该方法在旋涂钙钛矿前驱体溶液的过程中添加含有空穴传输材料(反结构PSCs中为电子传输材料)的氯苯溶液，接着加热退火，然后继续旋涂一层空穴传输层(反结构PSCs中为电子传输层)，从而在钙钛矿与空穴(或电子)传输层之间形成一层钙钛矿与空穴(或电子)传输材料相互渗透的混合层，让钙钛矿层与空穴(或电子)传输层接触更加紧密，从而提高PSCs的电学性能。

主权项

1.一种高效率平面异质结钙钛矿薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述太阳能电池包括依次排列的氧化铟锡导电玻璃ITO(1)、TiO₂电子传输层(2)、钙钛矿薄膜(3)、空穴传输层(4)和Au电极(5)；位于所述TiO2电子传输层(2)上的钙钛矿薄膜(3)是经CB/ETM处理过的钙钛矿薄膜；所述TiO₂电子传输层(2)的膜厚为25～35nm；所述钙钛矿薄膜(3)厚度为320～330nm；所述空穴传输层(4)的膜厚为100～110nm；所述Au电极(5)厚度为100～110nm；所述制备方法的步骤如下：步骤1、ITO玻璃的处理：将ITO玻璃清洗后在去离子水、丙酮和无水乙醇中各自超声处理10‑15min，最后将玻璃UV处理15‑20min；步骤2、电子传输层的旋涂：将配制好的TiO₂溶液在步骤1处理过的ITO玻璃上以4000转/分钟旋涂60秒，接着在大气中150℃下中退火10‑15min，最后冷却至室温，得到致密的TiO₂层；步骤3、“CB/HTM处理”：将步骤2处理过得ITO玻璃放入手套箱，将钙钛矿前驱体溶液滴在TiO₂层上，3000转/分钟旋涂60秒，在旋涂进行到30秒时添加浓度为0.5～4.0mg/mL的CB/HTM混合溶液，接着在是手套箱100℃下加热10‑15min，得到表面渗透有空穴传输材料的钙钛矿薄膜；所述钙钛矿前驱体溶液的制备：将体积比为7∶3的γ‑丁内酯和DMSO溶剂混合，再将等摩尔比的CH₃NH₃I和PbI₂加入到混合溶剂中，搅拌后制得钙钛矿前驱体溶液；所述CB/HTM混合溶液的制备：将空穴传输材料加入到氯苯溶剂中配制出HTM浓度为0.5～4.0mg/mL的CB/HTM混合溶液；步骤4、空穴传输层的旋涂：将520mg双三氟甲烷磺酰亚胺锂Li‑TFSI溶于1mL乙腈溶液中，然后取17μL含Li‑TFSI的乙腈溶液、80mg spiro‑OMeTAD、28.5μL 4‑叔丁基吡啶共溶于1mL氯苯中，得到HTM溶液，然后将其滴在步骤3制得的钙钛矿薄膜上，5000转/分旋转30秒，然后将器件在空气中静置一夜；步骤5、蒸镀电极：在空穴传输层上蒸镀一层100nm厚的Au金属薄膜作为背电极，得到平面异质结钙钛矿太阳能电池。