一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池，包括空穴传输层、电子传输层和吸光层；所述太阳能电池为钙钛矿太阳能电池；所述空穴传输层为NiOx薄膜；所述电子传输层为PCBM薄膜；所述吸光层为CH3NH3PbI3薄膜。与现有技术相比，本发明专利技术的创新点在于利用氧化还原石墨烯对NiOx进行退火，减少了空穴传输层表面的界面缺陷，提高了电池的短路电流和填充因子，从而提高了电池的转换效率。

A perovskite solar cell and its preparation method

The invention provides a solar cell, including a hole transmission layer, an electronic transmission layer and a light absorption layer; the solar cell is a perovskite solar cell; the hole transmission layer is a NiOx thin film; the electronic transmission layer is a PCBM thin film; and the light absorption layer is a CH3NH3PbI3 thin film. Compared with the prior art, the innovation of the present invention is that NiOx is annealed by redox graphene, which reduces the interface defects on the surface of the hole transport layer, improves the short circuit current and filling factor of the battery, and thus improves the conversion efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于太阳能电池
，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
近年来，有机无机杂化钙钛矿材料因为其高的吸光系数、禁带宽度可调、高的载流子迁移率等优异的而具有很好的前景，这类太阳能电池效率目前最高已经达到22.1％，根据理论预测钙钛矿太阳能电池的效率还有很大的提升空间。钙钛矿太阳能电池通常由透明电极、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、金属电极构成p-i-n结构。空穴传输材料能够有效改善肖特基接触，形成良好的欧姆接触，有效的传输空穴，减少界面处的载流子复合，提高器件的效率。尽管许多的有机空穴材料被应用于钙钛矿电池中，但有机材料本身通常具有稳定性差，不利于大规模制备等问题，例如传统的有机空穴传输材料PEDOT:PSS，一方面呈酸性会腐蚀透明电极表面，另一方面又具有吸湿性对器件稳定性产生影响。NiOx作为一种无机半导体材料因其具各高空穴注入率，合适的能级结构以及可溶液加工等特点目前广泛应用于钙钛矿太阳能电池。在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：许多的有机空穴材料被应用于钙钛矿电池中，但有机材料本身通常具有稳定性差，不利于大规模制备等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钙钛矿太阳能电池，其具备光电转换效率较高且稳定性较好的优点。本专利技术的另一个目的是提供所述钙钛矿太阳能电池的制备方法。如图1所示，一种钙钛矿太阳能电池，利用氧化还原石墨烯对空穴传输层进行热退火；所述钙钛矿电池包括CH3NH3PbI3薄膜和空穴传输层；所述空穴传输层为NiOx空穴传输层，所述NiOx空穴传输层包括NiOx薄膜。优选的，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的导电玻璃层、空穴传输层、溴混合CH3NH3PbI3薄膜、PCBM薄膜与金属电极。优选的，采用旋涂法制备CH3NH3PbI3层。优选的，采用旋涂方法制备PCBM电子传输层，厚度为50～100nm。优选的，对NiOx空穴传输层的退火温度为280℃。优选的，所述的钙钛矿太阳能电池的金属电极金属Ag电极层，采用蒸镀法制备金属Ag电极层106，厚度为120nm。优选的，所述钙钛矿电池包括CH3NH3PbI3薄膜和空穴传输层；所述NiOx空穴传输层包括NiOx薄膜；钙钛矿太阳能电池的制备方法的步骤包括：制备所述空穴传输层的NiOx的前驱液；所述空穴传输层的前驱液按照以下步骤制备：醋酸镍粉末和作为助溶剂的乙醇胺溶于乙二醇单甲醚中得到浓度为0.2M的溶液，将溶液在65℃温度下搅拌2h后在室温下放置24h，最终得到NiOx的前驱液。优选的，钙钛矿太阳能电池的制备方法的步骤还包括：制备NiOx的前驱液后，制备基于氧化还原石墨烯退火NiOx薄膜。优选的，钙钛矿太阳能电池的制备方法的步骤包括：制备石墨烯退火NiOx薄膜后，在所述空穴传输层上采用旋涂法制备CH3NH3PbI3薄膜；在所述CH3NH3PbI3薄膜上采用旋涂法制备PCBM层；在所述PCBM层上采用蒸镀法制备金属电极，得到钙钛矿电池。优选的，钙钛矿太阳能电池的制备方法的步骤包括：制备基于氧化还原石墨烯退火NiOx薄膜；所述基于氧化还原石墨烯退火NiOx薄膜按照以下步骤制备：在NiOx的前驱液中加入一定比例的rGO作为备用。在FTO上旋凃两层NiOx并短暂在280℃退火后，在第三层旋凃的时候旋凃加入了rGO的NiOx前驱液，并最终在480℃的温度下退火2小时。上述技术方案具有如下有益效果：因为采用利用氧化还原石墨烯对NiOx进行退火的技术手段，所以达到了减少了空穴传输层表面的界面缺陷，提高了电池的短路电流和填充因子，从而提高了电池的转换效率的技术效果；同时由于NiOx为全无机技术氧化物，电池的稳定性也得到了提高。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1提供的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；图2为本专利技术实施例1提供的钙钛矿太阳能电池的X射线光电子能谱分析(XPS)曲线图(薄膜中各元素相对含量的曲线图)；虚线表示经过石墨烯热退火处理的氧化镍薄膜中的氧含量；实线表示普通氧化镍薄膜中的氧含量。横坐标表示电子结合能，单位为电子伏(eV)；纵坐标表示光电子强度，单位为强度单位(a.u.)。图3为本专利技术实施例1提供的钙钛矿太阳能电池的伏安特性曲线图(即电流密度和电压关系的曲线图)；虚线表示以石墨烯热退火处理的氧化镍作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的伏安特性曲线；实线表示以普通氧化镍作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的伏安特性曲线。横坐标表示电压，单位为伏特(V)；纵坐标表示电流密度，单位为mA/cm2。图4为本专利技术实施例1提供的钙钛矿太阳能电池的暗电流曲线图；虚线表示以石墨烯热退火处理的氧化镍作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的暗电流曲线；实线以普通氧化镍作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的暗电流曲线。横坐标表示电压，单位为伏特(V)；纵坐标表示电流密度，单位为mA/cm2。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。本专利技术提供了一种太阳能电池，包括空穴传输层、电子传输层和吸光层；所述太阳能电池为钙钛矿太阳能电池；所述空穴传输层为氧化还原石墨烯热退火的NiOx(氧化镍)薄膜；所述电子传输层为PCBM(富勒烯衍生物)薄膜；所述吸光层为CH3NH3PbI3(有机无机杂化钙钛矿结构薄膜)。本专利技术对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。即一种钙钛矿太阳能电池，利用氧化还原石墨烯对空穴传输层进行热退火；所述钙钛矿电池包括CH3NH3PbI3薄膜和空穴传输层；所述空穴传输层为NiOx空穴传输层，所述空穴传输层包括NiOx薄膜。本专利技术利用氧化还原石墨烯对NiOx进行退火，减少了空穴传输层表面的界面缺陷，提高了电池的短路电流和填充因子，从而提高了电池的转换效率。优选的，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的导电玻璃层、空穴传输层、溴混合CH3NH3PbI3薄膜、PCBM薄膜与金属电极；所有材料都是市售，无特殊限制，普遍且易于购买。优选的，采用旋涂法制备CH3NH3PbI3层，采用旋涂法制备可以使薄膜更加平滑。优选的，采用旋涂方法制备PCBM电子传输层，厚度为50～100nm，这样大小的厚度可以使电池尺寸更小，也提高了电池的转换效率。优选的，对NiOx空穴传输层的退火温度为280℃，电池的稳定性得到了提高。优选的，所述的钙钛矿太阳能电池的金属电极金属Ag(银)电极层，采用蒸镀法制备金属Ag电极层106，厚度为120nm，采用蒸镀法制备金属层可以使金属层更加均匀，有利于减少电池的表面缺陷。一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，钙钛矿太阳能电池的制备方法的步骤包括：制备所述空穴传输层的NiOx的前驱液，前驱液制作工艺简单，各种原料普遍。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，利用氧化还原石墨烯对空穴传输层进行热退火；所述钙钛矿电池包括CH3NH3PbI3薄膜和空穴传输层；所述空穴传输层为NiOx空穴传输层，所述NiOx空穴传输层包括NiOx薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，利用氧化还原石墨烯对空穴传输层进行热退火；所述钙钛矿电池包括CH3NH3PbI3薄膜和空穴传输层；所述空穴传输层为NiOx空穴传输层，所述NiOx空穴传输层包括NiOx薄膜。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括依次设置的导电玻璃层、空穴传输层、溴混合CH3NH3PbI3薄膜、PCBM薄膜与金属电极。3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用旋涂法制备CH3NH3PbI3层。4.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用旋涂方法制备PCBM电子传输层，厚度为50～100nm。5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，对NiOx空穴传输层的退火温度为280℃。6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的钙钛矿太阳能电池的金属电极金属Ag电极层，采用蒸镀法制备金属Ag电极层106，厚度为120nm。7.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿电池包括CH3NH3PbI3薄膜和空穴传输层；所述NiOx空穴传输层包括NiOx薄膜；钙钛矿太阳能电池的制备方法的步骤包括：制备所述空穴传输层的NiOx的前驱液...

【专利技术属性】
技术研发人员：王堉，陈乐伍，赖其聪，周航，
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