一种无机钙钛矿太阳能电池及其制作方法技术

提供了一种无机钙钛矿太阳能电池及其制作方法，所述制作方法包括：在透明导电基板上形成电子传输层；在所述电子传输层上形成PbBr2薄膜；将CsI水溶液旋涂在所述PbBr2薄膜上，以反应生成无机钙钛矿光活性层；在所述无机钙钛矿光活性层上形成碳电极，以制作形成所述无机钙钛矿太阳能电池。该制作方法在形成无机钙钛矿光活性层的过程中利用绿色水溶剂代替有机溶剂，从而避免了产生毒性物质，减少了对环境的污染和对人体的伤害，还有利于降低制备成本和对实验环境的严苛要求；此外，该制作方法还保证了无机钙钛矿光活性层的完整性，进而有利于提高电池的光电转换效率。而有利于提高电池的光电转换效率。而有利于提高电池的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种无机钙钛矿太阳能电池及其制作方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种无机钙钛矿太阳能电池及其制作方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池由于其光电转换效率高、制备工艺简单且成本低廉等潜在优势，使其成为了近年来光电器件研究领域的热点。其中，有机
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无机杂化铅卤钙钛矿作为一类新型半导体材料，兼有吸收系数大、带隙可调、载流子扩散长度长、迁移率高、缺陷密度低等诸多优异的光、电学性质，被应用于作为钙钛矿太阳能电池的吸光材料。但有机
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无机杂化铅卤钙钛矿由于包含有易挥发、亲水性的有机阳离子组份，在高温、高湿或者持续光照等极端条件下易于分解，导致有机
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无机杂化铅卤钙钛矿太阳能电池的可靠性较差，易退化，此外，电池的金属电极中的原子倾向于扩散至有机
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无机杂化铅卤钙钛矿薄膜/电荷传输层界面，与薄膜中的卤素发生化学反应，从而进一步加剧了电池的衰退。
[0003]无机钙钛矿太阳能电池可以完全避免使用稳定性较差的有机
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无机杂化铅卤钙钛矿材料、有机电荷传输材料以及金属电极，因而成为克服钙钛矿太阳能电池所面临的可靠性问题的重要途径之一。但无机钙钛矿太阳能电池中的无机钙钛矿光活性层通常采用一步溶液旋涂法或两步旋涂法来制备，在利用旋涂法制备的过程中，大多采用甲醇等有机溶剂作为溶剂，若在空气环境中进行实验，在实验过程中就不可避免的产生有毒溶剂挥发，而这些溶剂大多都属于易燃易爆有毒有害物质，会对环境造成一定的污染，还会对人体造成一定程度的伤害；并且，无机固体物在有机溶剂中的溶解度较低，易使其无法满足正常的实验需求。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种无机钙钛矿太阳能电池及其制作方法。
[0005]根据本专利技术的实施例的一方面提供的一种无机钙钛矿太阳能电池的制作方法，其包括：在透明导电基板上形成电子传输层；在所述电子传输层上形成PbBr2薄膜；将CsI水溶液旋涂在所述PbBr2薄膜上，以反应生成无机钙钛矿光活性层；在所述无机钙钛矿光活性层上形成碳电极，以制作形成所述无机钙钛矿太阳能电池。
[0006]在上述一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法中，在所述电子传输层上形成PbBr2薄膜的方法具体包括：将PbBr2固体溶于二甲基甲酰胺溶液中并将其搅拌至完全溶解，以获得PbBr2溶液；以转速为2000rpm、旋转时间为30s的旋涂方式将所述PbBr2溶液旋涂在所述电子传输层的背向所述透明导电基板的表面上；以90℃的退火温度、30min的退火时间进行退火以形成所述PbBr2薄膜。
[0007]在上述一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法中，所述将CsI水溶液旋涂在所述PbBr2薄膜上，以反应生成所述无机钙钛矿光活性层的方法具体包括：将CsI固体
溶于去离子水中并将其搅拌至完全溶解，以获得CsI水溶液；以转速为2000rpm、旋转时间为60s的旋涂方式将所述CsI水溶液旋涂在所述PbBr2薄膜的背向所述电子传输层的表面上；以250℃的退火温度、5min的退火时间进行退火以反应生成所述无机钙钛矿光活性层。
[0008]在上述一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法中，所述PbBr2溶液的浓度为1mol/L；所述CsI水溶液的浓度为1mol/L～1.2mol/L。
[0009]在上述一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法中，所述无机钙钛矿光活性层的厚度为400nm～600nm。
[0010]在上述一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法中，所述透明导电基板包括透明衬底以及设置在所述透明衬底上的FTO导电层，其中，所述透明衬底的厚度为1.5mm～2.5mm，所述FTO导电层的厚度为100nm；
[0011]其中，所述在透明导电基板上形成电子传输层的方法包括：在所述透明导电基板的所述FTO导电层上制作形成电子传输层。
[0012]在上述一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法中，所述在透明导电基板上形成电子传输层的方法具体包括：以转速为3000rpm、旋转时间为30s的旋涂方式将TiO2溶胶旋涂在所FTO导电层上；以500℃的退火温度、60min的退火时间进行退火以形成厚度为50nm～80nm的所述电子传输层。
[0013]在上述一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法中，所述在所述无机钙钛矿光活性层上形成碳电极的方法具体包括：在所述无机钙钛矿光活性层的背向所述电子传输层的表面上丝网印刷导电碳浆料；以120℃的退火温度、15min的退火时间进行退火以形成所述碳电极；
[0014]在上述一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法中，所述碳电极的厚度为5μm～10μm，所述碳电极的面积为0.09cm2。
[0015]根据本专利技术实施例的另一方面提供的无机钙钛矿太阳能电池，由上述的制作方法制作而成。
[0016]有益效果：本专利技术的无机钙钛矿太阳能电池及其制作方法，该制作方法采用两步溶液旋涂法，利用CsI水溶液与PbBr2薄膜反应来制备CsPbIBr2无机钙钛矿光活性层，通过使用绿色水溶剂代替有机溶剂，不仅有利于解决CsI在有机溶剂中的溶解度较低的问题，还避免了在制备无机钙钛矿光活性层的过程中由有机溶剂所产生的毒性物质，降低了对环境的污染和对人体的伤害；而且，相比于一步溶液旋涂法，该制作方法更有利于保证无机钙钛矿光活性层的完整性，还能够避免由于水溶剂而导致的钙钛矿太阳能电池的衰退，使其表现出较好的水、氧可靠性，从而提高电池的光电转换效率和可靠性；此外，该制作方法可直接在空气环境中进行，有效地避免了氮气氛围，降低了制备成本和对实验环境的严苛要求。因此，所述制作方法不仅同时兼顾了制作工艺和成本的要求，减少了对环境的污染和对人体的伤害，还有利于提高电池的性能，是一种具有应用潜力的无机钙钛矿太阳能电池的制作方法。
附图说明
[0017]通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
[0018]图1是根据本专利技术实施例的无机钙钛矿太阳能电池的制备方法的流程图；
[0019]图2A至图2E是根据本专利技术实施例的无机钙钛矿太阳能电池的制程图；
[0020]图3是根据本专利技术的实施例1和对比例1的无机钙钛矿太阳能电池的J
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V曲线对比图；
[0021]图4是根据本专利技术实施例的由图1所示的制作方法制作得到的无机钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
[0022]以下，将参照附图来详细描述本专利技术的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
[0023]如本文中使用的，术语“包括”及其变型表示开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：在透明导电基板上形成电子传输层；在所述电子传输层上形成PbBr2薄膜；将CsI水溶液旋涂在所述PbBr2薄膜上，以反应生成无机钙钛矿光活性层；在所述无机钙钛矿光活性层上形成碳电极，以制作形成所述无机钙钛矿太阳能电池。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述电子传输层上形成PbBr2薄膜的方法具体包括：将PbBr2固体溶于二甲基甲酰胺溶液中并将其搅拌至完全溶解，以获得PbBr2溶液；以转速为2000rpm、旋转时间为30s的旋涂方式将所述PbBr2溶液旋涂在所述电子传输层的背向所述透明导电基板的表面上；以90℃的退火温度、30min的退火时间进行退火以形成所述PbBr2薄膜。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述将CsI水溶液旋涂在所述PbBr2薄膜上，以反应生成所述无机钙钛矿光活性层的方法具体包括：将CsI固体溶于去离子水中并将其搅拌至完全溶解，以获得CsI水溶液；以转速为2000rpm、旋转时间为60s的旋涂方式将所述CsI水溶液旋涂在所述PbBr2薄膜的背向所述电子传输层的表面上；以250℃的退火温度、5min的退火时间进行退火以反应生成所述无机钙钛矿光活性层。4.根据权利要求1～3任一所述的制作方法，其特征在于，所述PbBr2溶液的浓度为1mol/L；所述CsI水溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏，郭永刚，宋志成，刘大伟，倪玉凤，陈璐，刘建达，王冬冬，张敏，陈丹，朱卫东，张春福，
申请(专利权)人：国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司青海黄河上游水电开发有限责任公司西宁太阳能电力分公司青海黄河上游水电开发有限责任公司西安太阳能电力分公司西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：