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，钙钛矿太阳能电池包括从下到上依次叠加的导电基底、电子传输层、钙钛矿层、钝化层、空穴传输层、金属电极，所述钝化层为由钙钛矿纳米线形成的稀疏网格状结构。钙钛矿太阳能电池制备方法包括：在导电基底上制备电子传输层；在电子传输层上制备钙钛矿层；制备钙钛矿纳米线；在钙钛矿层上，采用钙钛矿纳米线形成稀疏网格状结构的钝化层；在钝化层上制备空穴传输层；在空穴传输层上制备金属电极。本发明专利技术的电池功率转换效率高，电池制备方法简单，成本低。本低。本低。

【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领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着不可再生能源资源的消耗，太阳能可以通过光伏技术转换成电能，太阳能的高效利用得益于太阳能电池的快速发展。其中钙钛矿材料的优异特性使钙钛矿太阳能电池成为研究热点，自2009年第一个钙钛矿太阳能电池问世以来，其功率转换效率已达25.7％。在提升钙钛矿太阳电池功率的过程中，钙钛矿吸收层和电荷传输层之间的界面性质起到至关重要的作用，对此，研究人员通过在钙钛矿吸收层和电荷传输层之间引入界面层实现界面缺陷的钝化。界面钝化层的引入，可以优化钙钛矿界面的缺陷，从而减少界面处载流子的复合，提高钙钛矿太阳能电池的功率转换效率。不过其功率转换效率仍然有待提升。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种可以提高功率转换效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
[0004]技术方案：本专利技术所述的钙钛矿太阳能电池，包括从下到上依次叠加的导电基底、电子传输层、钙钛矿层、钝化层、空穴传输层、金属电极，所述钝化层为由钙钛矿纳米线形成的稀疏网格状结构。
[0005]本专利技术所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法包括如下步骤：
[0006]S1、在导电基底上制备电子传输层；
[0007]S2、在电子传输层上制备钙钛矿层；
[0008]S3、在多孔氧化铝模板表面滴加钙钛矿溶液，通过负压挤出形成钙钛矿纳米线；
[0009]S4、在钙钛矿层上，采用钙钛矿纳米线形成稀疏网格状结构的钝化层；
[0010]S5、在钝化层上制备空穴传输层；
[0011]S6、在空穴传输层上制备金属电极。
[0012]进一步的，所述导电基底为ITO或FTO。所述电子传输层为SnO2或TiO2，厚度为30nm
‑
100nm。所述钙钛矿层为MAPbI3或FAPbI3，厚度为300nm
‑
600nm。
[0013]进一步的，所述钙钛矿纳米线为MAPbBr3纳米线或CsPbBr3纳米线，直径为20nm
‑
30nm。通过以下方式形成：将PbBr2和MABr或PbBr2和CsBr溶解在DMSO溶液中，得到MAPbBr3或CsPbBr3溶液；将溶液滴在多孔氧化铝模板上表面，通过负压的方法使溶液填充满整个氧化铝模板并从中挤出；将多孔氧化铝模板转移到加热板上加热并退火，得到MAPbBr3或CsPbBr3纳米线。
[0014]进一步的，所述钝化层形成的方法具体为：通过基底折断多孔氧化铝模板上的钙钛矿纳米线，在钙钛矿层上形成稀疏网格状结构的钝化层。
[0015]进一步的，所述空穴传输层为Spiro
‑
OMeTAD，厚度为80nm
‑
200nm，通过沉积或旋涂得到。所述金属电极为Au，厚度为80nm
‑
150nm。
[0016]有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0017]1、本专利技术将钙钛矿太阳能电池的钝化层设置为由钙钛矿纳米线形成的稀疏网格状结构，稀疏网格状结构的钙钛矿纳米线可以提高钝化效果，提高钙钛矿太阳能电池的功率转换效率；
[0018]2、本专利技术的钙钛矿纳米线通过模版配合负压制备得到，不需要离心，制备方法简单，成本低：
[0019]3、本专利技术的钙钛矿太阳能电池制备方法简单、成本低。
附图说明
[0020]图1是本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0021]图2是本专利技术提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例一
[0024]本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池，如图1所示，包括从下到上依次叠加的导电基底1、电子传输层2、钙钛矿层3、钝化层4、空穴传输层5、金属电极6。其中，导电基底1为ITO或FTO，电子传输层2为SnO2或TiO2，厚度为30nm
‑
100nm，钙钛矿层3为MAPbI3或FAPbI3，厚度为300nm
‑
600nm，钝化层4为钙钛矿纳米线形成的稀疏网格状结构，钙钛矿纳米线为MAPbBr3纳米线或CsPbBr3纳米线，空穴传输层5为Spiro
‑
OMeTAD，厚度为80nm
‑
200nm，金属电极6为Au，厚度为80nm
‑
150nm。
[0025]实施例二
[0026]本实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，如图2所示，包括如下步骤：
[0027]S1：在清洗后的ITO导电基底1上以3000rmp旋涂用去离子水稀释的SnO2胶体溶液30s，然后在180℃下退火30分钟，随后用紫外
‑
臭氧处理10分钟，形成电子传输层2，厚度为50nm；
[0028]S2：在电子传输层2上沉积钙钛矿层3，材料为MAPbI3，厚度为300nm；
[0029]S3：制备MAPbBr3钙钛矿纳米线，具体方法为：将等摩尔质量的PbBr2和MABr溶解在DMSO溶液中，得到MAPbBr3溶液，并将溶液滴在多孔氧化铝模板上表面，通过负压的方法使MAPbBr3溶液填充满整个氧化铝模板并从中挤出，之后将模板转移到加热板上加热并退火得到MAPbBr3纳米线，直径为20nm；
[0030]S4：通过ITO/SnO2/MAPbI3基底折断多孔氧化铝模板上的MAPbBr3纳米线，在钙钛矿层3上采用钙钛矿纳米线形成稀疏网格状结构的钝化层4；
[0031]S5：在钝化层4上以4000rmp旋涂Spiro
‑
OMeTAD 30s，形成空穴传输层5，厚度为100nm；
[0032]S6：通过热蒸发在Spiro
‑
OMeTAD层上沉积金属电极6，材料为Au，厚度为80nm。
[0033]实施例三
[0034]本实施例提供了另一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：
[0035]S1：在FTO导电基底1上以3000rmp旋涂TiO2，然后在500℃下烧结1小时，随后用0.025mol L
‑1的TiCl4水溶液处理TiO2膜35分钟，并在500℃下烧结1小时，最后使用0.2mg mL
‑1的PCBA和0.2mg mL
‑1CB修饰TiO2界面，形成电子传输层2，厚度为60nm；
[0036]S2：在电子传输层2上制备钙钛矿层3，材料为FAPbI3，厚度为350nm；
[0037]S3：制备C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：包括从下到上依次叠加的导电基底、电子传输层、钙钛矿层、钝化层、空穴传输层、金属电极，所述钝化层为由钙钛矿纳米线形成的稀疏网格状结构。2.一种权利要求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：S1、在导电基底上制备电子传输层；S2、在电子传输层上制备钙钛矿层；S3、在多孔氧化铝模板表面滴加钙钛矿溶液，通过负压挤出形成钙钛矿纳米线；S4、在钙钛矿层上，采用钙钛矿纳米线形成稀疏网格状结构的钝化层；S5、在钝化层上制备空穴传输层；S6、在空穴传输层上制备金属电极。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：所述导电基底为ITO或FTO。4.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：所述电子传输层为SnO2或TiO2，厚度为30nm
‑
100nm。5.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：所述钙钛矿层为MAPbI3或FAPbI3，厚度为300nm
‑
600nm。6.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：所述钙钛矿纳米线为M...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉强，王建平，季莲，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：