一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于太阳能电池技术领域，所述钙钛矿太阳能电池，从下至上包括以下结构：1)盐酸雾化AZO导电玻璃衬底；2)N型SnO2电子传输层；3)CH3NH3PbI3吸光层；4)P型Sprio

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]氧化锌掺杂铝(AZO)价格廉价，来源丰富，无毒，并且在氢等离子体中稳定性要优于ITO薄膜，同时，具有与ITO薄膜相比拟的光电特性。AZO电导率好，性能稳定，AZO薄膜已经在平板显示器和薄膜太阳能电池中得到应用。
[0003]在钙钛矿太阳能电池中，AZO是具有潜力的透明导电电极和电子传输层，有学者报道使用AZO作为顶电极获得13％的效率，但是，AZO和钙钛矿薄膜之间存在大量的缺陷导致器件效率回滞严重。二氧化锡(SnO2)是一种N型半导体，对可见光具有良好的通透性，在水溶液中具有优良的化学稳定性以及迁移率高等优点，引起广大研究者的青睐。二氧化锡(SnO2)薄膜制备方法主要有磁控溅射法、溶胶
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凝胶法，共沉淀法，电化学沉积法等。但是传统的二氧化锡薄膜制备的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率不高，严重制约着钙钛矿太阳能电池效率的提高以及商业化进程。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池，从下至上包括以下结构：1)盐酸雾化AZO导电玻璃衬底；2)N型SnO2电子传输层；3)CH3NH3PbI3吸光层；4)P型Sprio
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OMeTAD空穴传输层；5)金电极或银电极层；所述N型SnO2电子传输层厚度为40～50nm，所述CH3NH3PbI3吸光层厚度为400～500nm，所述P型Sprio
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OMeTAD空穴传输层厚度为200～300nm，所述金电极或银电极层厚度为80～120nm。
[0007]进一步地，所述AZO导电玻璃的方块电阻10～15Ω，透过率在70％～80％之间。
[0008]进一步地，CH3NH3PbI3吸光层、Sprio
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OMeTAD空穴传输层均采用旋涂的方法得到；金电极或银电极层采用蒸镀的方法得到。
[0009]本专利技术还提供一种所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)盐酸雾化AZO导电玻璃衬底：将pH值为4～5的盐酸喷洒或涂抹到AZO导电玻璃衬底上，然后用水冲洗；
[0011](2)制备N型SnO2电子传输层：称取二氧化锡墨水1～2mL，稀释至3％，搅拌均匀，制备得到SnO2前驱液，在步骤(1)的盐酸雾化AZO导电玻璃衬底上旋涂SnO2前驱液，退火；
[0012](3)制备CH3NH3PbI3吸光层：分别称取等摩尔比的CH3NH3I和PbI2，溶于N，N
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二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶液中，搅拌至完全溶解，在SnO2电子传输层表面旋涂上述溶液，退火；
[0013](4)制备P型Sprio
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OMeTAD空穴传输层；
[0014](5)热蒸镀沉积金电极或银电极层。
[0015]进一步地，步骤(1)的雾化时间为1～7s。
[0016]进一步地，步骤(1)的雾化时间为1s、3s、5s或7s。优选雾化时间为5s，之后用去离子水冲洗，盐酸停留时间不能过长或过短，稀盐酸处理AZO后对光的散射和晶体的生长都有改善，使分子的结晶倾向被有效抑制，同时更容易形成无针孔的高质量薄膜，从而提高太阳能电池的光电转换效率，光电转换效率达到17.6％。
[0017]进一步地，步骤(2)旋涂N型SnO2电子传输层转速为2000～3000rpm，时间为25～30s,退火温度为170～200℃，时间为25～30min。
[0018]进一步地，步骤(3)中N，N
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二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶液中二者的体积比为4：1。步骤(3)中以4000～5000rpm的速度旋转7s后，滴加反溶剂苯甲醚，滴加体积为300～400mL，旋转时间为10s，后取下退火，温度为65～75℃，时间是10min，后退火温度为100℃，时间是10min。
[0019]进一步地，步骤(4)P型层Sprio
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OMeTAD的制备包括以下步骤：
[0020]Spiro
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MeOTAD粉末溶液配制：72～75mg Sporo
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MeOTAD粉末溶入到1mL氯苯中，溶解至均匀。
[0021]双三氟甲烷磺酰亚胺锂Li
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TFSI的乙腈溶液配制：称量260～520mgLi
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TFSI溶入到0.5～1mL乙腈中，溶解均匀。
[0022]后将Spiro
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MeOTAD溶液中分别加入25～28μL TBP和18～20μL Li
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TFSI，溶解至均匀。
[0023]钙钛矿层(吸光层CH3NH3PbI3层)降到室温后放在旋涂仪，旋涂Spiro
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MeOTAD溶液，其中，转速为3000rpm，时间为30s，自动停止，取出。
[0024]本专利技术公开了以下技术效果：
[0025]本专利技术采用喷墨HCl雾化AZO透明电极，使AZO导电电极形成层状结构，结合二氧化锡电子传输层促进钙钛矿薄膜结晶，光电转换效率达到17.6％，在降低电池整体成本的同时，且能大面积的雾化电极，工艺制备简单，为商业应用提供基础，器件性能优异。
附图说明
[0026]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术制备钙钛矿太阳能电池的流程图；
[0028]图2为实施例3中SnO2/CH3NH3PbI3薄膜在雾化后的AZO导电电极上紫外可见光吸收光谱；
[0029]图3为实施例3中太阳能电池伏安特性曲线；
[0030]图4为实施例3中SnO2/CH3NH3PbI3薄膜在雾化前后的AZO导电电极上的稳态荧光光谱PL谱；
[0031]图5为实施例3中SnO2/CH3NH3PbI3薄膜在雾化前后的AZO导电电极上的稳态XRD谱；
[0032]图6为实施例3中SnO2/CH3NH3PbI3薄膜在雾化前后的AZO导电电极上的紫外可见光吸收光谱。
具体实施方式
[0033]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0034]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，从下至上包括以下结构：1)盐酸雾化AZO导电玻璃衬底；2)N型SnO2电子传输层；3)CH3NH3PbI3吸光层；4)P型Sprio
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OMeTAD空穴传输层；5)金电极或银电极层；所述N型SnO2电子传输层厚度为40～50nm，所述CH3NH3PbI3吸光层厚度为400～500nm，所述P型Sprio
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OMeTAD空穴传输层厚度为200～300nm，所述金电极或银电极层厚度为80～120nm。2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述AZO导电玻璃的方块电阻10～15Ω，透过率在70％～80％之间。3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，CH3NH3PbI3吸光层、Sprio
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OMeTAD空穴传输层均采用旋涂的方法得到；金电极或银电极层采用蒸镀的方法得到。4.一种如权利要求1～3任一项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：(1)盐酸雾化AZO导电玻璃衬底：将pH值为4～5的盐酸喷洒或涂抹到AZO导电玻璃衬底上，然后用水冲洗；(2)制备N型SnO2电子传输层：称取二氧化锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘荣，王万龙，谭付瑞，高跃岳，董琛，岳根田，贾小永，张伟风，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：