[发明专利]一种低温制备二氧化钛和钙钛矿平面异质结太阳电池的方法

权利要求书

1.基于阳极氧化制备的低温二氧化钛有机无机杂化柔性钙钛矿平面异质结太阳电池，其由柔性PET/ITO导电衬底、阳极氧化二氧化钛致密层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和金属电极构成。

2.首先在柔性衬底上通过溅射得到30-100nm的钛金属薄膜，随后将其放入有机/无机溶剂中电解钛金属膜，充分氧化得到致密的二氧化钛薄膜作为电子传输层，随后在其上依次旋涂钙钛矿吸收层和空穴传输层，最后通过热蒸发法完成金属电极的制备。

3.整个器件的制备流程中，温度低于120℃。

4.依据权利要求1所述柔性平面异质结钙钛矿太阳电池，其特征在于：所述的电子传输层为通过阳极氧化低温方法制备的透明致密二氧化钛薄膜，厚度控制在30-100nm。

5.依据权利要求1所述柔性平面异质结钙钛矿太阳电池，其特征在于：所述钙钛矿本证吸收层为CH₃NH₃PbI₃或CH₃NH₃PbI_3-xCl_x，其厚度为300-500nm。

6.依据权利要求1所述钙钛矿结构太阳电池，其特征在于：所述空穴传输层为P3HT、spiro-OMeTAD、PTB7、MoO3，其厚度为50-100nm。

7.依据权利要求1所述钙钛矿结构太阳电池，其特征在于：所述金属电极为金电极或银电极，其厚度为150-200nm。

8.依据权利要求1所述钙钛矿结构太阳电池制备方法，包括以下具体步骤：

(1)第一步柔性透明导电衬底PET/ITO的清洗：

所述透明导电基底为柔性透明导电衬底PET/ITO；PET/ITO透明导电衬底首先用电子清洗液超声清洗15min，随后继续使用酒精和丙酮1:1体积的混合溶液超声清洗15min，最后使用20%的双氧水溶液超声10min，用氮气枪吹干备用；

(2)第二步低温二氧化钛致密层制备

将上述备用的PET/ITO衬底放入磁控溅射腔室中，溅射30-100nm的钛金属薄膜；先将腔室抽真空至10^-4Pa以下，随后通入氩气，使得腔室的气压保持在0.3Pa，施加0.2A的溅射电流，获得金属半透明薄膜；将溅射得到的覆有钛金属膜的PET/ITO导电衬底固定在附图1中的装置中，分别选取去离子水，乙二醇和丙三醇作为电解液，添加适当的柠檬酸提高电解液导电率，施加5-50V的电压，氧化0.5-2h，从而获得致密均匀的二氧化钛薄膜；通过改变氧化过程的时间，电解液配比以及氧化电压（电流），柠檬酸的量，可以对氧化制得的二氧化钛致密层的光电特性起到很好的调控效果；

(3)第三步制备有机无机杂化钙钛矿光吸收层

A．钙钛矿前驱溶液准备；分别称取211mg，127.4mg以及391.3mg的PbI₂、PbCl₂和CH₃NH₃I溶于1ml二甲基甲酰胺（DMF）中，在40℃条件下通过磁力搅拌器充分搅拌混合液12小时，来获得钙钛矿的前驱液；

B.旋涂法制备钙钛矿光吸收薄膜；

将(2)中制备完成的覆盖有致密二氧化钛的PET/ITO衬底固定在匀胶机的转盘上，调整匀胶机的转速和时间分别为3000-5000rpm和40-50s；

C.对钙钛矿薄膜进行两步升温退火处理；将旋涂好的钙钛矿薄膜放在70℃的热板上加热30min，随后调整热盘温度到100℃，继续恒温加热1h；

(4)第四步制备空穴传输层；选用有机聚合物P3HT、Spiro-OMeTAD或者PTBT作为该器件的空穴传输层；在（3）中完成的吸收层薄膜上旋涂15mg/ml的P3HT氯苯溶液、10mg/ml的PTB7氯苯溶液，转速控制在2000-3000rpm，最后在80℃条件下退火处理30min完成；或者旋涂100mg/ml的Spiro-OMeTAD氯苯溶液，在空气中充分氧化8h以上完成；

(5)第五步使用热蒸发法完成金属电极的沉积；将银/金丝放入蒸发机的蒸发舟中，当腔室内真空在10^-4Pa时，开始施加电压，电流控制在90-100A，得到厚度均匀的150-200nm金属电极，完成柔性导电衬底PET/ITO上钙钛矿平面异质结的太阳电池的制备。