一种钙钛矿太阳能电池的制备方法及钙钛矿太阳能电池技术

本发明专利技术实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法及钙钛矿太阳能电池，所述方法包括：在掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层；使用先旋涂再高温蒸镀的方法，在p型有机导电层上沉积两层碘化铅PbI2层；采用超声喷涂方法在碘化铅PbI2层喷涂甲基碘化铵CH3NH3I前驱液从而反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层；在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层；在n型有机导电层上沉积一层修饰层；在修饰层上沉积金属电极层。上述技术方案具有如下有益效果：利用先旋涂再高温蒸镀方法制备，可以提高反应效率，使PbI2层与CH3NH3I层更加充分反应；利用超声喷涂方法制备，可以提高原料使用率，降低生产成本，实现大面积工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells)领域，特别涉及一种钙钛矿太阳能电池的制备方法及钙钛矿太阳能电池。
技术介绍
有机无机杂化钙钛矿材料由于其具有载流子迁移率高扩散长度长、光学禁带宽度可调、双极性传输等特性被科学家引入到有机太阳能电池中，有效地提高了该类太阳能电池的效率。基于此类有机无机杂化钙钛矿材料的固态太阳能电池在效率提升方面发展迅猛，短短几年时间，已报道的实验室效率从2009年的3.8％提高到现今的21.0％。如此迅猛的发展得益于该半导体材料优异的光电性能，并对缺陷有较大的容忍度。按照这一发展度，相信基于该材料的太阳能电池产业化指日可待，并且，该材料的合成工艺简单，制备成本低廉，一旦产业化将会成为未来光伏发电的有力竞争者。传统的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池在钙钛矿层的制作流程一般是在n或p型导电层上直接一步或两步旋涂法沉积CH3NH3PbI3层作为光吸收层，这样形成n-i-p或p-i-n型结构。但目前，这种方式不易制备大面积的太阳能电池且原料利用率低。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法及钙钛矿太阳能电池，以提高原料利用率。一方面，本专利技术实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述方法包括：在掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层；使用先旋涂再高温蒸镀的方法，在p型有机导电层上沉积两层碘化铅PbI2层；采用超声喷涂方法在碘化铅PbI2层喷涂甲基碘化铵CH3NH3I前驱液从而反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层；在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层；在n型有机导电层上沉积一层修饰层；在修饰层上沉积金属电极层。另一方面，本专利技术实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括：掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃；p型有机导电层，沉积在掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃上；有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层，沉积在p型有机导电层上；n型有机导电层，沉积在CH3NH3PbI3层上；修饰层，沉积在n型有机导电层上；金属电极层，沉积在修饰层上。上述技术方案具有如下有益效果：利用先旋涂再高温蒸镀方法制备，可以提高反应效率，使PbI2层与CH3NH3I层更加充分反应；利用超声喷涂方法制备，可以提高原料使用率，降低生产成本，实现大面积工业化生产。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例一种钙钛矿太阳能电池的制备方法流程图；图2为本专利技术实施例一种钙钛矿太阳能电池结构示意图；图3为本专利技术应用实例喷涂装置结构示意图；图4为本专利技术应用实例制备的钙钛矿太阳能电池结构中PbI2的表面SEM(Scanning Electron Microscope，扫描电子显微镜)图；图5为本专利技术应用实例制备的钙钛矿太阳能电池结构中CH3NH3PbI3的表面SEM图；图6为本专利技术应用实例在地表上的太阳光谱能量AM1.5G光照下，钙钛矿太阳能电池的伏安特性曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，为本专利技术实施例一种钙钛矿太阳能电池的制备方法流程图，所述方法包括：101、在掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层；102、使用先旋涂再高温蒸镀的方法，在p型有机导电层上沉积两层碘化铅PbI2层；103、采用超声喷涂方法在碘化铅PbI2层喷涂甲基碘化铵CH3NH3I前驱液从而反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层；104、在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层；105、在n型有机导电层上沉积一层修饰层；106、在修饰层上沉积金属电极层。优选地，所述在FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层，包括：采用旋涂方法在FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层；采用旋涂方法在FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层的工艺参数为：转速为2000转每分钟，旋转时间60秒，退火温度为150℃，退火时间为20分钟；所述FTO导电玻璃层的方块电阻是15Ω，透过率在80％-90％；所述的p型有机导电层为聚3，4-乙烯二氧噻吩PEDOT：聚苯乙烯磺酸PSS，层厚为80-100nm。优选地，所述采用超声喷涂方法喷涂CH3NH3I前驱液从而与两层PbI2层反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层的工艺参数为：喷头距离加热衬底的高度为125mm，工作功率为3.4W，超声频率为95kHz，喷涂流量为3ml/h，衬底加热温度为270℃，载气为氮气，氮气的压强为0.06×106Pa；所述的有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层的层厚为400-600nm。优选地，所述使用先旋涂再高温蒸镀的方法，在p型有机导电层上沉积两层碘化铅PbI2层：先旋涂PbI2溶液，再热蒸镀PbI2粉末，从而制备出两层PbI2层；所述采用超声喷涂方法在碘化铅PbI2层喷涂甲基碘化铵CH3NH3I前驱液从而反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层，包括：先旋涂1mol/L的碘化铅DMF前驱液，转速为6000转每分钟，退火温度100℃，退火时间为1分钟，再热蒸镀250nm-350nm厚的PbI2层，再喷涂10mg/ml的CH3NH3I异丙醇IPA前驱液，喷涂流量为150μl/min，载气为氮气，沉积温度75℃，在手套箱中退火，退火温度为100℃，时间40分钟。优选地，所述在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层，包括：通过旋涂法在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层；所述的n型有机导电层是碳60及其衍生物PC61BM，层厚为50-100nm；所述在n型有机导电层上沉积一层修饰层，包括：通过旋涂法在n型有机导电层上沉积一层修饰层；所述修饰层为有机修饰层或无机修饰层，层厚为5-10nm；若所述修饰层为有机修饰层，为2，9-二甲基-4，7-联苯-1，10-菲罗啉BCP；若所述修饰层为无机修饰层，为二氧化钛或者氧化锌纳米薄膜；所述在修饰层上沉积金属电极层，包括：通过热蒸镀或磁控溅射方法在修饰层上沉积金属电极层；所述的金属电极层是如下电极层的一种：Al电极、Au电极、Ag电极；层厚为120nm。如图2所示，为本专利技术实施例一种钙钛矿太阳能电池结构示意图，所述钙钛矿太阳能电池包括：掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃1；p型有机导电层2，沉积在掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃1上；有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层3，沉积在p型有机导电层2上；n型有机导电层4，沉积在CH3NH3PbI3层3上；修饰层5，沉积在n型有机导电层4上；金属电极层6，沉积在修饰层5上。优选地，所述p型有机导电层2，采用旋涂方法沉积在掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃上；采用旋涂方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层；使用先旋涂再高温蒸镀的方法，在p型有机导电层上沉积两层碘化铅PbI2层；采用超声喷涂方法在碘化铅PbI2层喷涂甲基碘化铵CH3NH3I前驱液从而反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层；在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层；在n型有机导电层上沉积一层修饰层；在修饰层上沉积金属电极层。

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在掺氟的二氧化锡FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层；使用先旋涂再高温蒸镀的方法，在p型有机导电层上沉积两层碘化铅PbI2层；采用超声喷涂方法在碘化铅PbI2层喷涂甲基碘化铵CH3NH3I前驱液从而反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层；在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层；在n型有机导电层上沉积一层修饰层；在修饰层上沉积金属电极层。2.如权利要求1所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层，包括：采用旋涂方法在FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层；采用旋涂方法在FTO导电玻璃上沉积p型有机导电层的工艺参数为：转速为2000转每分钟，旋转时间60秒，退火温度为150℃，退火时间为20分钟；所述FTO导电玻璃层的方块电阻是15Ω，透过率在80％-90％；所述的p型有机导电层为聚3，4-乙烯二氧噻吩PEDOT：聚苯乙烯磺酸PSS，层厚为80-100nm。3.如权利要求1所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述采用超声喷涂方法喷涂CH3NH3I前驱液从而与两层PbI2层反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层的工艺参数为：喷头距离加热衬底的高度为125mm，工作功率为3.4W，超声频率为95kHz，喷涂流量为3ml/h，衬底加热温度为270℃，载气为氮气，氮气的压强为0.06×106Pa；所述的有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层的层厚为400-600nm。4.如权利要求1所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述使用先旋涂再高温蒸镀的方法，在p型有机导电层上沉积两层碘化铅PbI2层：先旋涂PbI2溶液，再热蒸镀PbI2粉末，从而制备出两层PbI2层；所述采用超声喷涂方法在碘化铅PbI2层喷涂甲基碘化铵CH3NH3I前驱液从而反应得到一层有机无机杂化钙钛矿结构的CH3NH3PbI3层，包括：先旋涂1mol/L的碘化铅DMF前驱液，转速为6000转每分钟，退火温度100℃，退火时间为1分钟，再热蒸镀250nm-350nm厚的PbI2层，再喷涂10mg/ml的CH3NH3I异丙醇IPA前驱液，喷涂流量为150μl/min，载气为氮气，沉积温度75℃，在手套箱中退火，退火温度为100℃，时间40分钟。5.如权利要求1所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层，包括：通过旋涂法在CH3NH3PbI3层上沉积n型有机导电层；所述的n型有机导电层是碳60及其衍生物PC61BM，层厚为50-100nm；所述在n型有机导电层上沉积一层修饰层，包括：通过旋涂法在n型有机导电层上沉积一层修饰层；所述修饰层为有机修饰层或无机修饰层，层厚为5-10nm；若所述修饰层为有机修饰层，为2，9-二甲基-4，7-联苯-1，10-菲罗啉BCP；若所述修饰层为无机修饰层，为二氧化钛或者氧化锌纳米薄膜；所述在修饰层上沉积金属电极层，包括：通过热蒸镀或磁控溅射方法在修饰层上沉积金属电极层；所述的金属电极层是如下电极层的一种：Al电极、Au电极、...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖其聪，周航，陈乐伍，
申请(专利权)人：深圳市先进清洁电力技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44