一种柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性的钙钛矿太阳能电池的结构及其制备方法。本发明专利技术提出的钙钛矿太阳能电池的结构从上至下包括柔性透明聚氯乙烯（PVC）基底，阳极，空穴传输层，钙钛矿吸光层，电子传输层，阻挡层和阴极。该太阳能电池具有高柔性、轻薄、低成本等特点，利用其柔性特点可开发出相关的多样性产品，使其应用更加广泛，为钙钛矿太阳能电池的商业化提供了新思路。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性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
，具体涉及一种柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
有机-无机金属卤化物钙钛矿材料因其具有结构简单，可低温制备，优良的双极性载流子性质，消光系数高且带隙合适，开路电压高，可制备柔性器件等性质吸引了众多研究者的目光。基于此类材料的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在过去几年飞速发展，现如今已高达22.1%。同时，有机金属卤化物钙钛矿具有廉价、可溶液制备的特点，便于采用不需要真空条件的卷对卷技术制备，这为有机钙钛矿太阳能电池的大规模、低成本制造提供可能。目前，高效的钙钛矿太阳能空穴传输层通常采用PEDOT:PSS。但是PEDOT:PSS的弱酸性对ITO和钙钛矿层有一定的腐蚀效果，且其拥有相对较差的对水和空气的隔离性能。相比有机空穴传输材料，无机空穴传输材料具有制备方法灵活简单、空穴迁移率高、带隙宽等特点，并且在空气中稳定性高，容易实现性能调控。在过渡金属硫族化物中，二硫化钼（MoS2）是研究最广泛的半导体之一。二硫化钼具有很强的光吸收能力或高的消光系数以及高的载流子迁移率，可有效避免有机空穴传输层材料对钙钛矿吸光层的影响，在太阳能电池技术中表现出良好的应用前景。除了作为太阳能电池的光吸收层之外，二硫化钼也可作为理想的电荷传输材料用于钙钛矿太阳能电池。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术公开了一种柔性钙钛矿太阳能电池结构及其制备方法，利用PVC材料柔韧性好，透光率高，成本低等优点，以PVC/ITO为基底来制备高性能钙钛矿太阳能电池；本专利技术还公开了一种易于调控的低温溅射ITO工艺，避免了高温工艺过程对柔性基底的破坏。本专利技术所述的一种柔性钙钛矿太阳能电池，其阳极为氧化铟锡。本专利技术所述的一种柔性钙钛矿太阳能电池中阳极ITO的制备方法为低温磁控溅射。本专利技术所述的一种柔性钙钛矿太阳能电池，其空穴传输层材料为PEDOT:PSS。本专利技术所述的一种柔性钙钛矿太阳能电池，钙钛矿吸光层材料为CH3NH3PbI3。上述钙钛矿太阳能电池制备方法，具体如下步骤：1.基底清洗：去除基底的表面污垢；2.溅射前准备：将清洗完毕的基底置于真空环境；3.预溅射：在氩气和氧气环境下进行预溅射；4.溅射薄膜：完成预溅射后，对基底进行低温溅射；5.在溅射完成的阳极基底上制备空穴传输层；6.在空穴传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液，并使用氯苯诱导结晶，制备钙钛矿薄膜，形成钙钛矿吸光层；7.在钙钛矿吸光层上依次制备电子传输层、阻挡层和阴极，获得钙钛矿电池。与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益效果：1.本专利技术以价格低廉的PVC塑料作为基底制备钙钛矿太阳能电池，充分利用了PVC材料柔韧性好，透光率高的特点，克服了目前刚性钙钛矿太阳能电池厚重、体积大等问题。2.本专利技术采用低温磁控溅射方法制备ITO阳极，制备的ITO薄膜平整、致密且易于调控，避免了高温对柔性基底产生破坏，从而为制备高效率的钙钛矿太阳能电池提供了基础。附图说明图1为本专利技术所举实例中钙钛矿太阳能电池的结构示意图。附图标记为：柔性基底—1，阳极—2，空穴传输层—3，钙钛矿吸光层—4，电子传输层—5，阻挡层—6，阴极—7。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术技术方案作进一步说明。但所述实例仅仅用于帮助理解本专利技术，本专利技术的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。本专利技术提出的钙钛矿太阳能电池，其结构如图1所示，图中从上至下依次为柔性基底—1，阳极—2，空穴传输层—3，钙钛矿吸光层—4，电子传输层—5，阻挡层—6，阴极—7。制备钙钛矿太阳能电池的具体步骤如下：步骤一，对PVC柔性基底1分别用丙酮、异丙醇、去离子水进行超声清洗3分钟。步骤二，将清洗好的柔性基底放入真空室，进行抽真空。步骤三，当真空室内气压达到1×10-3Pa时，调节气体流量，是高纯氩气和高纯氧气慢慢充入，使工作气压稳定在0.5Pa。之后打开射频电源，使射频功率达到60W，同时打开加热装置，使衬底温度为110℃，开始预溅射，时间为5min。步骤四，完成预溅射后，调整挡板，开始溅射，当膜厚达到80nm时停止溅射。步骤五，溅射完成后，对阳极柔性基底2进行紫外臭氧处理15分钟。将PEDOT:PSS溶液以3000转/分的转速涂在阴极柔性基底2上，立即将其置于加热台在120℃进行退火15-30分钟，形成空穴传输层。步骤六，在空穴传输层3上利用一步旋涂法制备钙钛矿吸光层4。具体是将碘化铅和甲胺基碘以摩尔比1:1的量混合，溶解在DMF与DMSO的混合溶剂中，形成1.2摩尔/升的钙钛矿前驱体溶液，旋涂前驱体溶液在适当的时候滴入氯苯诱导结晶，将薄膜置于加热台在100℃退火处理10分钟。步骤七，在钙钛矿吸光层4上依次旋涂空穴传输层5、阻挡层6和银作为阴极7。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性的钙钛矿太阳能电池的结构，所述器件从上至下包括柔性基底、阳极、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、阻挡层和阴极，其特征在于：所述柔性基底为透明聚氯乙烯（PVC）材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性的钙钛矿太阳能电池的结构，所述器件从上至下包括柔性基底、阳极、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、阻挡层和阴极，其特征在于：所述柔性基底为透明聚氯乙烯（PVC）材料。


2.根据权利1要求所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述阳极为氧化铟锡（ITO）。


3.根据权利1要求所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于：磁控溅射制备ITO薄膜：
根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤：基底清洗：去除基底的表面污垢；溅射前准备：将清洗完毕的基底置于真空环境；预溅射：在氩气和氧气环境下进行预溅射；溅射薄膜：完成预溅射后，对基底进行低温溅射。


4.在溅射完成的阳极基底上制备空穴传输层；在空穴传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液，并使用氯苯诱导结晶，制备钙钛矿薄膜，形成钙钛矿吸光层；在钙钛矿吸光层上依次制备电子传输层、阻挡层和阴...

【专利技术属性】
技术研发人员：王云祥，刘黎明，吴艳花，王红航，迟锋，张智，易子川，
申请(专利权)人：电子科技大学中山学院，
类型：发明
国别省市：广东;44