[发明专利]一种基于n-i-p结构的有机无机杂化钙钛矿同质结太阳电池

摘要

本发明属于钙钛矿太阳电池技术领域，特别涉及有机无机杂化钙钛矿材料自掺杂形成的n‑i‑p同质结钙钛矿太阳电池及其制备方法。本发明公开了一种n‑i‑p同质结钙钛矿太阳电池，所述电池自下而上依次为：玻璃基底、FTO透明电极、n‑i‑p同质结钙钛矿层、金电极。本发明通过固相扩散对钙钛矿层两侧边缘进行自掺杂，形成n‑i‑p同质结钙钛矿层。该结构的形成实现了载流子的定向传输和钙钛矿太阳电池的低温、快速制备，大大简化了电池的制备工艺，并且这种n‑i‑p同质结钙钛矿太阳电池无需电子传输层和空穴传输层，降低了电池的制备成本，提高了电池的稳定性，具有良好的应用前景和商业潜力，有利于加快钙钛矿太阳电池的产业化进程。

主权项

1.一种基于n‑i‑p结构的有机无机杂化钙钛矿同质结太阳电池,其制备方法为：a.在洁净的FTO导电玻璃基底上蒸镀一层5nm的PbI₂薄膜，蒸镀温度为405℃左右，时间约为30s，通过PbI₂与上层钙钛矿的直接接触，对钙钛矿层下缘掺杂，得到PbI₂过量的钙钛矿层，为了保证PbI₂能够完全的与钙钛矿发生反应，必须合理地控制PbI₂层的厚度，厚度应该在3nm～50nm之间；b.在PbI₂薄膜上真空混蒸甲胺铅碘(CH₃NH₃PbI₃)或MA_XFA_1‑XPbI_YBr_1‑Y(MA为CH₃NH₃，FA为CH₅N₂，X和Y介于0～1之间)钙钛矿薄膜(有机阳离子和铅离子的摩尔比例为1:1)，为了保证钙钛矿上下层分别与CH₃NH₃I、PbI₂反应充分的同时，钙钛矿层中间区域还是本征的钙钛矿(有机阳离子和铅离子的摩尔比例为1:1)，要合理地控制钙钛矿层的厚度，厚度应该在200nm～800nm之间；c.在钙钛矿薄膜上蒸镀一层5nm的CH₃NH₃I薄膜，蒸镀温度为170℃左右，时间约为30s；通过CH₃NH₃I与下层钙钛矿的直接接触，对钙钛矿层上缘掺杂，得到CH₃NH₃I过量的钙钛矿层，为了保证CH₃NH₃I能够完全的与钙钛矿发生反应，必须合理地控制CH₃NH₃I层的厚度，厚度应该在3nm～50nm之间；d.将样品放在加热板上加热；为了保证下层的PbI₂和上层的CH₃NH₃I能够完全充分的和接触的钙钛矿发生反应，在钙钛矿层下侧部分得到PbI₂过量的钙钛矿，在钙钛矿层上侧部分得到CH₃NH₃I过量的钙钛矿，进而得到n‑i‑p同质结钙钛矿层，必须对样品进行加热处理，同时考虑到钙钛矿的热稳定性较差，我们需要合理地控制加热温度和加热时间，加热温度在40℃～80℃之间，加热时间在10min～30min之间；e.在制备好的器件表面，用磁控溅射的方法制备60nm左右的金电极。