一种染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳能电池技术领域。解决现有非铅双钙钛矿材料由于Cs2AgBiBr6的光学带隙较宽导致光学吸收能力较差，光电流低，进而导致器件效率较低的技术问题。本发明专利技术的杂化太阳能电池由下至上依次包括透明导电玻璃阴极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属阳极；电子传输层为吲哚染料D102、D131或者D149敏化的二氧化钛TiO2；钙钛矿层为Cs2AgBiBr6。吲哚染料同时作为光敏材料对器件的光学吸收和光电流做出贡献。本发明专利技术提供的制备方法制备出的器件相比基于普通二氧化钛作为电子传输材料制备的器件的光电流明显提高，最高光电转化效率达到4.23％，是目前为止效率最高的非铅双钙钛矿太阳能电池。为止效率最高的非铅双钙钛矿太阳能电池。为止效率最高的非铅双钙钛矿太阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
一种染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于钙钛矿太阳能电池
，具体涉及以三种吲哚染料D102、D131、D149中的任意一种敏化的二氧化钛薄膜作为电子传输层和基于Cs2AgBi Br6作为钙钛矿吸光层的染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前钙钛矿太阳能电池已经具有和硅基太阳能电池相当的能量转化效率以及更低的制作成本。然而，受限于材料中铅的存在以及稳定性较差等因素，传统的铅基钙钛矿太阳能电池难以大规模应用。双钙钛矿是非铅钙钛矿材料的一个重要组成部分，应用此类材料制备的太阳能电池在保证稳定性的同时，也获得了不错的能量转化效率，目前被研究最多、光伏性能最好的双钙钛矿材料是Cs2AgBiBr6。但是该材料本身带隙比较宽，光吸收能力较差，限制了其光电性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决现有技术中非铅双钙钛矿材料由于Cs2AgBiBr6的光学带隙较宽导致光学吸收能力较差，光电流低，进而导致器件效率较低的技术问题，提供一种以三种吲哚染料D102、D1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池，其特征在于，由下至上依次包括透明导电玻璃阴极、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属阳极；其特征在于，所述电子传输层为吲哚染料D102、D131或者D149敏化的二氧化钛；吲哚染料D102、D131或者D149的结构式如下：所述钙钛矿层为Cs2AgBiBr6。2.根据权利要求1所述的染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池，其特征在于，所述透明导电玻璃阴极为掺氟的氧化铟锡。3.根据权利要求1所述的染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层结构为c
‑
TiO2/m
‑
TiO2/D102、D131或D149。4.根据权利要求1所述的染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层为2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]
‑
9,9'
‑
螺二芴。5.根据权利要求1所述的染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池，其特征在于，所述金属阳极为Ag。6.根据权利要求1所述的染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的厚度为470nm、钙钛矿层的厚度为210nm、空穴传输层的厚度为70nm、金属阳极的厚度为60nm。7.一种权利要求1所述的染料敏化和双钙钛矿的杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)透明导电玻璃阴极的处理：将清洗干净的透明导电玻璃进行紫外臭氧预处理；2)电子传输层的制备及处理：将步骤1)中紫外臭氧预处理过的透明导电玻璃置于匀胶机，旋涂钛酸异丙酯溶液，随即放置在马弗炉中进行退火处理，退火结束后再次置于匀胶机，旋涂二氧化钛纳米粒子胶体溶液，随机放置在马弗炉中进行退火处理，退火结束后置于TiCl4溶液中，最后将其浸渍在吲哚染料的乙腈和叔丁醇溶液中，制备得到电子传输层；所述吲哚染料为D102、D131或者D149；
3)钙钛矿层的制备：将钙钛矿前驱体Cs2AgBiBr6溶液置于热台上磁力搅拌，待溶液降至室温后，将钙钛矿前驱体Cs2AgBiBr6溶液通过滤膜进行过滤；然后将步骤2)中的器件放入充满氮气的手套箱，在电子传输层上旋涂钙钛矿前驱体Cs2AgBiBr溶液，旋涂结束后置于热台上进行退火处理，制备得到钙钛矿层；4)空穴传输层的制备：在钙钛矿层上旋涂制...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓峰，王宝宁，于大明，尤霆，袁林，
申请(专利权)人：储天新能源科技长春有限公司，
类型：发明
国别省市：