[发明专利]基于NiO空穴传输层的甲胺铅碘基太阳能电池制备方法

说明书

本发明公开了一种基于NiO空穴传输层的甲胺铅碘基太阳能电池制备方法，包括：将Li₂O加入NiO粉末中，并用研钵充分研磨，将两者均匀混合；将混合粉末加入压片磨具中并加压得到靶材胚体；将胚体放入马弗炉，在空气中于1000摄氏度烧结4小时，自然冷却至室温后得到NiO靶材；将NiO靶材和清洗后的导电玻璃衬底固定在真空沉积腔内，抽真空至10^‑4帕；通入氩气和氧气的混合气体；用248nm的气体激光器轰击NiO靶材，使NiO气化并沉积在导电玻璃衬底上；将沉积了NiO导电层的衬底转移到手套箱中，并在其上生长甲胺铅碘基光吸收层和n型电子传输层；将以上样品表面用掩膜版覆盖，转移到热蒸发设备中蒸发金属电极。

技术领域

本发明属于新型太阳能电池制作技术领域，具体涉及一种可用于甲胺铅碘基太阳能电池的NiO空穴传输层的制备方法。

背景技术

钙钛矿型甲胺铅碘（CH3NH3PbI3，MAPbI3）太阳能电池因具有光电转化效率高、制备简单、成本低廉等优点，吸引了众多科研工作者的关注。五年内，其实验室光电转化效率已由3.8%提高到19.3%，列《Science》评选的2013年十大科学突破第七位。尽管该类电池的相关研究进展很快，但仍然存在诸多问题，其中空穴传输层的成本和稳定性问题最为突出。

目前甲胺铅碘基新型太阳能电池所广泛采用的空穴传输材料是有机空穴导电层，比如Spiro-OMeTAD。高纯Spiro-OMeTAD的价格是铂和金的10倍以上！尽管随着钙钛矿型太阳能电池的兴起，这种有机半导体材料不断增大的需求会降低材料的制备成本，但由于材料制备方法和光伏器件对材料纯度要求的限制，材料的价格也不会降低太多。此外，有机半导体的长期稳定性差，在光照条件下尤为突出，显然不利于大面积工业化生产和应用。因此，用廉价的高迁移率无机半导体（以NiO为代表）代替有机半导体材料作空穴传输层制备低成本、长期稳定的高效率全无机钙钛矿型MAPbI3基太阳能电池是一项充满挑战的工作。

NiO作为空穴传输层，需要具有优良的空穴传输性能，而空穴传输性能的好坏由掺杂剂的浓度直接决定。在目前的NiO薄膜的制备方法中，最为常用的是溶胶凝胶法和磁控溅射法，这两种方法制备的薄膜往往存在薄膜结晶质量较差或掺杂浓度低且难以控制等问题。

因此,需要提供一种新型的太阳能电池的制备方法来提高太阳能电池整体的利用效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于NiO空穴传输层的甲胺铅碘基太阳能电池制备方法，用此方法制备的薄膜晶体质量高、载流子浓度达到10²⁰以上；用此方法制备的NiO薄膜做成的钙钛矿型甲胺铅碘基薄膜太阳能电池的效率可以达到10%。

一种基于NiO空穴传输层的甲胺铅碘基太阳能电池制备方法，所述甲胺铅碘基太阳能电池制备方法的制作包括以下步骤：

S1，将Li₂O加入NiO粉末中，并用研钵充分研磨，将两者均匀混合；将混合粉末加入压片磨具中并加压得到靶材胚体；将胚体放入马弗炉，在空气中于1000摄氏度烧结4小时，自然冷却至室温后得到NiO靶材；

S2，将NiO靶材和清洗后的导电玻璃衬底固定在真空沉积腔内，抽真空至10^-4帕；通入氩气和氧气的混合气体；用248nm的气体激光器轰击NiO靶材，使NiO气化并沉积在导电玻璃衬底上；

S3，将沉积了NiO导电层的衬底转移到手套箱中，并在其上生长甲胺铅碘基光吸收层和n型电子传输层；将以上样品表面用掩膜版覆盖，转移到热蒸发设备中蒸发金属电极。

优选地，所述步骤S1具体为：