[发明专利]基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池从上到下依次为导电玻璃基片(14)、金属氧化物层(13)、钙钛矿膜层(12)、空穴传输层(11)、背电极接触层(10)；所述导电玻璃基片(14)上有导电薄膜；所述背电极接触层(10)为氧化铟锡ITO层。

2.根据权利要求1所述的基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述金属氧化物层(13)为BaTiO₃层、ZnO层或SnO₂层。

3.根据权利要求1所述的基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿膜层(12)为CH₃NH₃PbI₃层、CH₃NH₃PbBr₃层或CH₃NH3PbCl₃层。

4.根据权利要求1所述的基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层(11)为2,2',7,7'-四[N,N-二氨基]-9,9'-螺二芴层。

5.一种基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、清洗已长好导电薄膜的导电玻璃基片(14)；

S2、采用溶胶凝胶工艺，制备金属氧化物层(13)，并将其淀积在所述导电玻璃基片(14)上；

S3、采用溶胶凝胶工艺，在所述金属氧化物层(13)上生成钙钛矿膜层(10)；

S4、采用溶胶凝胶工艺，旋涂溶于氯苯中的spiro-OMeTAD溶液在所述钙钛矿膜层(12)上，制备空穴传输层(11)；

S5、采用溶胶凝胶工艺，在所述空穴传输层(11)生成背电极接触层(10)。

6.根据权利要5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：将已长好导电薄膜的导电玻璃基片(14)置于丙酮溶液中，水浴加热至50℃，超声5分钟；再将所述导电玻璃基片(14)置于无水乙醇中，水浴加热至50℃，超声5分钟。

7.根据权利要5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

所述金属氧化层(13)为BaTiO₃层时，选取醋酸钡Ba(CH₃COO)₂与钛酸正丁酯Ti(OC₄H₉)₄作为前驱材料，冰醋酸CH₃COOH作为溶剂，乙酰丙酮CH₃COCH₂COCH₃作为稳定剂；首先，将醋酸钡Ba(CH₃COO)₂在常温下与冰醋酸CH₃COOH混合，并进行加热搅拌，待溶质完全溶解，作为样品1；随后，将与所述醋酸钡同等摩尔比例的钛酸正丁酯Ti(OC₄H₉)₄加入到乙酰丙酮CH₃COCH₂COCH₃中，并持续加热搅拌，直至溶质完全溶解，作为样品2；随后，在保持样品2高速搅拌的前提下，将样品1缓缓加入所述样品2中，并保持一定的速率持续搅拌，最终得到呈现黄色透明澄清状的混合溶液；随后通过旋涂方式将得到所述混合溶液淀积在所述导电玻璃基片(14)上形成BaTiO₃薄膜；最后将得到的产品在120℃的热板上烘烤5分钟，并进行退火工艺；所述BaTiO₃薄膜厚度300nm-400nm；通过调节冰醋酸的量，控制前驱材料的摩尔浓度均为0.2mol/L；

所述金属氧化层(13)为ZnO层时，选取醋酸锌Zn(CH₄COO)₂·2H₂O作为前驱材料，乙醇胺C₂H₇NO作为稳定剂,乙二醇甲醚CH₃OCH₂CH₂OH作为溶剂；首先将醋酸在常温下与乙二醇甲醚CH₃OCH₂CH₂OH混合，并进行搅拌，当溶质完全溶解后，加入乙醇胺作为稳定剂，持续搅拌，直至溶液完全澄清，所述前驱材料的摩尔浓度为0.2mol/L；随后保持1500rpm的转速，持续30秒，通过旋涂方式将所得的溶液淀积在所述导电玻璃基片(14)上形成ZnO薄膜；最后将得到的产品在150℃的热板上烘烤5分钟，并进行退火工艺；所述ZnO薄膜厚度为300nm-400nm；

所述金属氧化层(13)为SnO₂层时：选取5水合氯化亚锡SnCl₄·5H₂O作为前驱材料，乙酰丙酮C₅H₈O₂作为稳定剂，无水乙醇CH₃CH₂OH作为溶剂；首先将5水合氯化亚锡在常温下与无水乙醇混合，摩尔浓度为0.1mol/L，并进行持续搅拌；当溶质完全溶解后，加入少量乙酰丙酮作为稳定剂，持续搅拌，直至溶液完全澄清；随后保持1500rpm的转速，持续35秒，通过旋涂方式将得到的溶液淀积在所述导电玻璃基片(14)上形成SnO₂薄膜；最后将得到的产品在200℃的热板上烘烤5分钟，并进行退火工艺；所述SnO2薄膜厚度为300nm-400nm。