一种钙钛矿太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，将铜纳米线和银纳米线按等摩尔比分散在乙醇溶液中；再将铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液涂覆到含二氧化钛致密层的导电玻璃上，热处理使铜纳米线转变成氧化铜纳米线并使其和银纳米线牢固粘附在导电玻璃上；再往氧化铜纳米线和银纳米线间隙中填充二氧化锆量子点颗粒，烘干后，置于氩气气氛下热处理；最后将样品中的银纳米线和氧化铜纳米线分步刻蚀掉，往其中分步填充空穴传输材料和钙钛矿前驱体，经过氩气气氛下热处理，再蒸镀上金或银膜，形成钙钛矿太阳能电池。本发明专利技术方法有利于提高电池稳定性。此外，这一方法也可以用于制备N型和P型线状半导体材料交错网络结构太阳能电池。

Preparation of a perovskite solar cell

The invention discloses a method for preparing perovskite solar cells, copper nanowires and silver nanowires in equal molar ratio dispersed in ethanol solution; then the copper nanowires and silver nanowires ethanol dispersion solution is coated onto a conductive glass containing TiO2 compact layer on the heat treatment of copper nanowires into oxidation copper nanowires and the silver nanowires and firmly adhered on the conductive glass; filling two zirconia particles to quantum dots, copper oxide nanowires and silver nanowires in the gap after drying, heat treatment in argon atmosphere; finally the silver nanowires and the copper oxide nanowires by etching. One step to filling a hole transport material and perovskite precursor, after heat treatment under argon atmosphere, evaporation of gold or silver film, the formation of perovskite solar cell. The method of the invention is beneficial to improve the stability of the battery. In addition, this method can also be used to prepare N and P type linear semiconductor material staggered network structure solar cells.

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池的制备方法
本专利技术涉及化学太阳能电池新材料领域，尤其是涉及钙钛矿太阳能电池的制备方法。
技术介绍
钙钛矿太阳能电池是一种新型太阳能电池，以有机—无机杂化钙钛矿为光吸收材料，与宽禁带半导体氧化物电子传输材料和有机小分子、导电聚合物或无机空穴传输材料组成复合太阳能电池。具有低成本、制备工艺简单、光电转换效率高等特点，因此具有良好的应用前景，有望替代现有高成本太阳能电池。钙钛矿太阳能电池结构对其光电性能和长期稳定性有重要影响。传统平面异质结钙钛矿太阳能电池由于电子和空穴要穿过各自传输材料层才能到达外电路。在传输过程中，电子和空穴被复合的几率较高，特别是钙钛矿层和空穴传输层较厚时，暗反应更为严重。同时，制备平面异质结钙钛矿太阳能电池，要求能精确控制电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层厚度及平整度，从而增加制备工艺的复杂程度。因此，探索一种新型钙钛矿太阳能电池结构，能采用简单方法制备，既可简化制备工艺，又能获得高效和稳定的钙钛矿太阳能电池是该类太阳能电池走向实用化的关键技术。在高效有机太阳能电池制备过程中，体异质结构被广泛采用，这种结构能最大限度提高光生电子分离和传输速率。将这种结构引入到钙钛矿太阳能电池中，有望克服平面异质结存在的缺陷。有鉴于此，专利技术人在经过一系列的研究和试验的基础上，开发出一种钙钛矿材料与空穴传输材料呈线状交错网络的新型结构钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本案由此产生。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其制备方法简单，并可获得高效和稳定的钙钛矿太阳能电池。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，制备步骤如下：第一步，将市售的长径比均为100～500的铜纳米线和银纳米线按等摩尔比分散在乙醇溶液中，得到铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液；第二步，将所述铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液涂覆到表面具有30～50nm厚的二氧化钛致密层的导电玻璃上，在空气气氛中50～200℃热处理0.5～1.5h使铜纳米线转变成氧化铜纳米线并使氧化铜纳米线和银纳米线牢固粘附在此导电玻璃上；第三步，往所述导电玻璃上所述氧化铜纳米线与所述银纳米线之间的间隙中填充粒径为2～5nm的二氧化锆量子点颗粒，在空气气氛中50～100℃烘干后，置于氩气气氛下300～500℃热处理0.5～1.5h；粒径为2～5nm的二氧化锆量子点能充分填充在氧化铜纳米线与银纳米线的间隙中，热处理后形成致密保护膜，起到封装电池作用，提高电池长期稳定性；第四步，将所述导电玻璃上的所述氧化铜纳米线和所述银纳米线分步刻蚀掉，往其中分步填充空穴传输材料和钙钛矿前驱体，经过氩气气氛下100-150℃热处理0.5～1.5h，空穴传输材料和钙钛矿前驱体分别形成空穴传输层和钙钛矿层，再蒸镀上金或银膜，形成钙钛矿太阳能电池。上述第四步中，所述分步刻蚀采用的试剂为下列中的一组：氯化铵和氨水，氯化铵和硝酸铁，硫酸和硝酸。所制备的钙钛矿太阳能电池中空穴传输层填充在二氧化锆膜内的氧化铜纳米线刻蚀后留下的纳米管道中，钙钛矿层填充在二氧化锆膜内的银纳米线刻蚀后留下的纳米管道中，且空穴传输层和钙钛矿层形成线状交错网络结构。采用上述方案后中，本专利技术一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，制备方法简单，且钙钛矿层与空穴传输层呈线状交错网络结构，可有效提高光生电子分离和传输速率；同时钙钛矿层和空穴传输层被二氧化锆致密膜包覆，有利于提高电池稳定性，为高效和稳定的钙钛矿太阳能电池的制备提供了简单可行的新方法。此外，本专利技术方法也可用于制备N型和P型线状半导体材料交错网络结构太阳能电池。具体实施方式实施例一：本专利技术一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，制备步骤如下：第一步，将市售的长径比均为300的铜纳米线和银纳米线按等摩尔比分散在乙醇溶液中，得到铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液，使此乙醇分散液中铜纳米线和银纳米线的摩尔浓度均为5mol/L；第二步，准备表面具有30～50nm厚的二氧化钛致密层的导电玻璃，将所述铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液涂覆到此导电玻璃上具有所述二氧化钛致密层的一面，形成0.8μm厚的铜纳米线和银纳米线混合膜，在150℃空气气氛中热处理1h使铜纳米线转变成氧化铜纳米线并使氧化铜纳米线和银纳米线牢固粘附在此导电玻璃上；第三步，往所述导电玻璃上所述氧化铜纳米线与所述银纳米线之间的间隙中旋涂平均粒径为3nm浓度为1mol/L的二氧化锆量子点的甲苯分散液，经100℃空气气氛烘干后，置于450℃氩气气氛下热处理1h，使二氧化锆量子点形成二氧化锆致密膜，得到样品；第四步，将此样品在室温下浸入2.5mol/L的氯化铵水溶液中24h，刻蚀去氧化铜纳米线并在所述二氧化锆致密膜中留下第一管状模板，往此第一管状模板中旋涂5mg/mL的P3HT(聚3-己基噻吩)邻二氯苯溶液；之后，再将样品浸入2.5mol/L的氨水溶液中24h，刻蚀去银纳米线并在所述二氧化锆致密膜中留下第二管状模板，经过80℃真空烘箱烘12h后，往此第二管状模板中旋涂浓度为1.5mol/L的PbI2(碘化铅)和1.5mol/L的CH3NH3I(甲基碘化铵)的DMSO(二甲基亚砜)混合溶液。经过100℃氩气气氛下热处理0.5h，再蒸镀上金膜，形成钙钛矿太阳能电池。该电池在AM1.5和100mW·cm-2标准太阳光下测试，光电转换效率达到14.3％。实施例二：本专利技术一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，制备步骤如下：第一步，将市售的长径比均为500的铜纳米线和银纳米线按等摩尔比分散在乙醇溶液中，得到铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液，使此乙醇分散液中铜纳米线和银纳米线的摩尔浓度均为5mol/L；第二步，准备表面具有30～50nm厚的二氧化钛致密层的导电玻璃，将所述铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液涂覆到此导电玻璃上具有所述二氧化钛致密层的一面，形成1μm厚的铜纳米线和银纳米线混合膜，在100℃空气气氛中热处理1.5h使铜纳米线转变成氧化铜纳米线并使氧化铜纳米线和银纳米线牢固粘附在此导电玻璃上；第三步，往所述导电玻璃上所述氧化铜纳米线与所述银纳米线之间的间隙中旋涂平均粒径为5nm浓度为0.5mol/L的二氧化锆量子点的环己烷分散液，经100℃空气气氛烘干后，置于450℃氩气气氛下热处理1h，使二氧化锆量子点形成二氧化锆致密膜，得到样品；第四步，将此样品在室温下浸入2.5mol/L的硫酸水溶液中24h，刻蚀去氧化铜纳米线并在所述二氧化锆致密膜中留下第一管状模板，往此第一管状模板中旋涂5mg/mL的Spiro-MeOTAD{2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴}氯苯溶液；之后，再将样品浸入2.5mol/L的硝酸溶液中24h，刻蚀去银纳米线并在所述二氧化锆致密膜中留下第二管状模板，经过80℃真空烘箱烘12h后，往此第二管状模板中旋涂浓度为1.5mol/L的PbI2(碘化铅)和1.5mol/L的CH3NH3I(甲基碘化铵)的DMSO(二甲基亚砜)混合溶液。经过100℃氩气气氛下热处理0.5h，再蒸镀上金膜，形成钙钛矿太阳能电池。该电池在AM1.5和100mW·cm-2标准太阳光下测试，光电转换效率达到15.7％。实施例三：本专利技术一种钙钛矿太阳能电池的制备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，制备步骤如下：第一步，将市售的长径比均为100～500的铜纳米线和银纳米线按等摩尔比分散在乙醇溶液中，得到铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液；第二步，将所述铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液涂覆到表面具有30～50nm厚的二氧化钛致密层的导电玻璃上，在空气气氛中50～200℃热处理0.5～1.5h使铜纳米线转变成氧化铜纳米线并使氧化铜纳米线和银纳米线牢固粘附在此导电玻璃上；第三步，往所述导电玻璃上所述氧化铜纳米线与所述银纳米线之间的间隙中填充粒径为2～5nm的二氧化锆量子点颗粒，在空气气氛中50～100℃烘干后，置于氩气气氛下300～500℃热处理0.5～1.5h；第四步，将所述导电玻璃上的所述氧化铜纳米线和所述银纳米线分步刻蚀掉，往其中分步填充空穴传输材料和钙钛矿前驱体，经过氩气气氛下100～150℃热处理0.5～1.5h，空穴传输材料和钙钛矿前驱体分别形成空穴传输层和钙钛矿层，再蒸镀上金或银膜，形成钙钛矿太阳能电池。

【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，制备步骤如下：第一步，将市售的长径比均为100～500的铜纳米线和银纳米线按等摩尔比分散在乙醇溶液中，得到铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液；第二步，将所述铜纳米线和银纳米线的乙醇分散液涂覆到表面具有30～50nm厚的二氧化钛致密层的导电玻璃上，在空气气氛中50～200℃热处理0.5～1.5h使铜纳米线转变成氧化铜纳米线并使氧化铜纳米线和银纳米线牢固粘附在此导电玻璃上；第三步，往所述导电玻璃上所述氧化铜纳米线与所述银纳米线之间的间隙中填充粒径为2～5nm的二氧化锆量子点颗粒，在空气气氛中50～100℃烘干后，置于氩气气氛下300～500℃热处理0.5～1.5h；第四步，将所述导电玻璃上的所述氧化铜纳米线和所述银纳米线分步刻蚀掉，往其中分步填充空穴传输材料和钙钛矿前驱体，经过氩气气氛下100～150℃热处理0.5～1.5h，空穴传...

【专利技术属性】
技术研发人员：兰章，吴季怀，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35