一种钙钛矿太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：在基底的一侧表面形成第一电极层；在第一电极层背离基底的一侧表面形成空穴传输层；在空穴传输层背离基底的一侧表面形成钙钛矿层；采用真空蒸镀工艺或电子束沉积工艺在钙钛矿层背离基底的一侧表面形成电子传输层，电子传输层为由至少两种n型无机材料混合构成的单层结构；在电子传输层背离基底的一侧表面形成第二电极层。仅需沉积一次即可制备得到电子传输层，提高了钙钛矿太阳能电池的制备效率；多种n型无机材料混合能够调控电子传输层的导带位置，从而增加能带匹配程度，进而提高钙钛矿太阳能电池的效率；n型无机材料具有阻隔水和氧气的能力，能够提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。的稳定性。的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池的制备方法


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池
，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，环境污染和能源短缺问题成为世界关注的焦点。太阳能以其储量高、分布广、可再生、无污染等特点被认为是解决能源短缺和环境污染问题的关键。太阳能电池作为利用太阳能的有效方式，其基本原理是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能。钙钛矿太阳能电池(PSC)是一种新型太阳能电池,具有制造成本低和光电转换效率高等显著优点。钙钛矿太阳能电池由于其不断刷新的转换效率而受到广泛关注，产业化的研究也在不断推进。
[0003]钙钛矿太阳能电池包括正式钙钛矿太阳能电池和反式钙钛矿太阳能电池,反式钙钛矿太阳能电池中最常用的电子传输层为双层结构，所述双层结构包括靠近钙钛矿层的C
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层和远离钙钛矿层的PCBM(富勒烯衍生物)层。一方面。上述电子传输材料均为有机材料，对水和氧气较为敏感，不利于钙钛矿太阳能电池的稳定性；另一方面，在制备钙钛矿太阳能电池的过程中需要依次沉积两种有机材料，延长了制备时间，增大了制备钙钛矿太阳能电池的时间成本。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于如何提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和制备效率，从而提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。
[0005]本专利技术提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：提供基底；在所述基底的一侧表面形成第一电极层；在所述第一电极层背离所述基底的一侧表面形成空穴传输层；在所述空穴传输层背离所述基底的一侧表面形成钙钛矿层；采用真空蒸镀工艺或电子束沉积工艺在所述钙钛矿层背离所述基底的一侧表面形成电子传输层，所述电子传输层为由至少两种n型无机材料混合构成的单层结构；在所述电子传输层背离所述基底的一侧表面形成第二电极层。
[0006]可选的，采用真空蒸镀工艺或电子束沉积工艺在所述钙钛矿层背离所述基底的一侧表面形成电子传输层的步骤包括：将至少两种所述n型无机材料混合，得到无机混合材料；将所述无机混合材料和所述基底置于真空腔室，且所述基底表面的钙钛矿层朝向所述无机混合材料；对所述真空腔室进行抽真空；待所述真空腔室的真空度达到初始真空度后，调控所述无机混合材料的蒸发速率以沉积电子传输层。
[0007]可选的，所述n型无机材料为n型金属氧化物。
[0008]可选的，所述n型金属氧化物包括SnO2、WO3、TiO2、ZnO、ZTO、Nb2O5。
[0009]可选的，所述无机混合材料包括两种所述n型无机材料，且两种所述n型无机材料的质量比为(0.25～4):1。
[0010]可选的，所述无机混合材料包含SnO2和WO3，且SnO2和WO3的质量比为(1～4):1。
[0011]可选的，所述无机混合材料的蒸发速率为
[0012]可选的，采用真空蒸镀工艺形成电子传输层的过程中，蒸发电流为70A～130A。
[0013]可选的，采用电子束沉积工艺形成电子传输层的过程中，沉积功率为10W～15W。
[0014]可选的，所述电子传输层的厚度为20nm～40nm。
[0015]可选的，所述初始真空度小于等于7
×
10
‑4Pa。
[0016]需要特别说明的是，本专利技术公开的技术方案主要针对反式钙钛矿太阳能电池，但对于本领域技术人员来说，将本专利技术中的技术方案应用于正式钙钛矿太阳能电池属于容易想到的常见改动，仍然属于本专利技术的保护范围，例如使用本专利技术公开的制备电子传输层的方法在第一电极层背离所述基底的一侧表面形成电子传输层，再在电子传输层背离所述基底的一侧表面依次制备钙钛矿层、空穴传输层、第二电极层等电池结构。
[0017]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0018]本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法，采用真空蒸镀工艺或电子束沉积工艺在钙钛矿层背离所述基底的一侧表面形成电子传输层，所述电子传输层为由至少两种n型无机材料混合构成的单层结构，即，仅需沉积一次即可制备得到电子传输层，缩短了钙钛矿太阳能电池的制备时间，提高了钙钛矿太阳能电池的制备效率，且n型无机材料具有阻隔水和氧气的能力，能够提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。同时，由于真空蒸镀工艺和电子束沉积工艺的沉积能量较小，因此不会对钙钛矿薄膜造成损伤，且真空蒸镀工艺和电子束沉积工艺能够进行大面积钙钛矿太阳能电池的制备，制备得到的大面积钙钛矿太阳能电池的性能优于采用溶液法制备得到的大面积钙钛矿太阳能电池。此外，多种n型无机材料混合能够调控电子传输层的导带位置，从而增加能带匹配程度，进而提高钙钛矿太阳能电池的效率；此外，相对于n型有机材料，n型无机材料的成本较低。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0020]图1为本专利技术实施例提供的制备钙钛矿太阳能电池的工艺流程图；
[0021]图2为本专利技术实施例制备得到的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0022]图3为实施例1
‑
2以及对比例1制备得到的钙钛矿太阳能电池的高温高湿稳定性曲线；
[0023]图4为实施例1
‑
2以及对比例1制备得到的钙钛矿太阳能电池的光老化稳定性曲线；
[0024]附图标记说明：
[0025]1‑
基底；2
‑
第一电极层；3
‑
空穴传输层；4
‑
钙钛矿层；5
‑
电子传输层；6
‑
第二电极层。
具体实施方式
[0026]参见图1
‑
图2，本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：
[0027]S1、提供基底1；
[0028]S2、在所述基底1的一侧表面形成第一电极层2；
[0029]S3、在所述第一电极层2背离所述基底1的一侧表面形成空穴传输层3；
[0030]S4、在所述空穴传输层3背离所述基底1的一侧表面形成钙钛矿层4；
[0031]S5、采用真空蒸镀工艺或电子束沉积工艺在所述钙钛矿层4背离所述基底1的一侧表面形成电子传输层5，所述电子传输层5为由至少两种n型无机材料混合构成的单层结构；
[0032]S6、在所述电子传输层5背离所述基底1的一侧表面形成第二电极层6。
[0033]上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，仅需沉积一次即可制备得到电子传输层5，缩短了钙钛矿太阳能电池的制备时间，提高了钙钛矿太阳能电池的制备效率，且n型无机材料具有阻隔水和氧气的能力，能够提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。同时，由于真空蒸镀工艺和电子束沉积工艺的沉积能量较小，因此不会对钙钛矿薄膜造成损伤，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的制备方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底的一侧表面形成第一电极层；在所述第一电极层背离所述基底的一侧表面形成空穴传输层；在所述空穴传输层背离所述基底的一侧表面形成钙钛矿层；采用真空蒸镀工艺或电子束沉积工艺在所述钙钛矿层背离所述基底的一侧表面形成电子传输层，所述电子传输层为由至少两种n型无机材料混合构成的单层结构；在所述电子传输层背离所述基底的一侧表面形成第二电极层。2.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，采用真空蒸镀工艺或电子束沉积工艺在所述钙钛矿层背离所述基底的一侧表面形成电子传输层的步骤包括：将至少两种所述n型无机材料混合，得到无机混合材料；将所述无机混合材料和所述基底置于真空腔室，且所述基底表面的钙钛矿层朝向所述无机混合材料；对所述真空腔室进行抽真空；待所述真空腔室的真空度达到初始真空度后，调控所述无机混合材料的蒸发速率以沉积电子传输层。3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述n型无机材料为n型金属氧化物。4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓晖，王学雷，邵君，锁真阳，苏伟，
申请(专利权)人：无锡极电光能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：