[发明专利]一种基于H-TiO2纳米粉体的钙钛矿太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种基于H-TiO₂纳米粉体的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于基于H-TiO₂纳米粉体的钙钛矿太阳能电池的制备方法具体是按以下步骤进行的：

一、将二氧化钛纳米粉末放置于石英舟内，将盛有二氧化钛纳米粉末的石英舟放置在 管式炉中，持续通入氮气和氢气的混合气体，然后以1℃/min的升温速率将反应温度从室 温升温至300℃～600℃，在300℃～600℃保温3h～8h后，再转移至真空干燥箱中静置1h～5h 后，冷却至室温，得到H-TiO₂粉体；所述二氧化钛纳米粉末是采用溶胶水热法制备而成的； 所述氮气和氢气的混合气体中氢氮比为1:9；所述氮气和氢气的混合气体的流速为 100sccm～400sccm；

二、将H-TiO₂粉体、乙基纤维素、松油醇和乙醇混合，搅拌均匀得到浆料；所述H-TiO₂粉体与乙基纤维素的质量比为1:(0.1～0.5)；所述H-TiO₂粉体与松油醇的质量比为1:(2～7)； 所述H-TiO₂粉体与乙醇的质量比为1:(20～40)；

三、制备致密层溶液：将浓度为2mol/L的盐酸与异丙醇Ⅰ混合，得到混液A；将异丙 醇钛与异丙醇Ⅱ混合，得到混液B；在搅拌速度为80rpm～120rpm的条件下将混液A逐滴 滴加到混液B中至混合液澄清，得到致密层溶液；所述浓度为2mol/L的盐酸与异丙醇Ⅰ的 体积比为1:(100～500)；异丙醇钛与异丙醇Ⅱ的体积比为1:(10～35)；混液A与混液B的 体积比为1:(0.8～1.2)；

四、制备钙钛矿层溶液：将碘化铅溶于DMF中，然后在温度为50℃～80℃的条件下磁 力搅拌10h～14h，得到钙钛矿层溶液A；将甲基碘化胺溶于DMF中，得到钙钛矿层溶液B； 所述钙钛矿层溶液A的浓度为400mg/mL～500mg/mL；所述钙钛矿层溶液B的浓度为 4mg/mL～10mg/mL；

五、制备空穴传输层溶液：将锂盐溶于乙腈中，搅拌10min～20min，得到锂盐溶液； 将氯苯、Spiro-OMeTAD、磷酸三丁酯和锂盐溶液混合，在常温下搅拌10min～20min，得到 空穴传输层溶液；所述锂盐溶液的浓度为500mg/mL～600mg/mL；所述氯苯的体积与 Spiro-OMeTAD的质量比为1mL:(50～80)mg；所述氯苯与磷酸三丁酯的体积比为1: (0.02～0.04)；所述氯苯与锂盐溶液的体积比为1:(0.01～0.02)；

六、清洗基底：将FTO导电玻璃先采用去离子水超声清洗3～5次，再采用丙酮超声清 洗3～5次、然后采用异丙醇超声清洗3～5次，最后采用紫外臭氧处理10min～20min，得到 洁净的透明导电玻璃衬底；

七、以洁净的透明导电玻璃衬底为基体材料，采用旋涂的方式以2000rpm～5000rpm的 转速旋转30s～60s，采用步骤三得到的致密层溶液在基体材料上旋涂一层厚度为 80nm～120nm的二氧化钛致密层后，在温度为500℃的条件下退火30min～60min；然后采用 旋涂的方式以4000rpm～8000rpm的转速旋转30s～60s，采用步骤二得到的浆料在厚度为 80nm～120nm的二氧化钛致密层上再旋涂一层厚度为280nm～320nm的多孔二氧化钛层后， 在温度为500℃的条件下退火30min～60min；然后采用旋涂的方式以4000rpm～8000rpm的 转速旋转5s～20s，采用步骤四得到的钙钛矿层溶液A在厚度为280nm～320nm的多孔二氧 化钛层上再旋涂一层钙钛矿层A在温度为100℃的热台上加热15min～20min，自然冷却至 室温；然后采用旋涂的方式以3000rpm～6000rpm的转速旋转5s～20s，采用步骤四得到的钙 钛矿层溶液B在钙钛矿层A上再旋涂一层钙钛矿层B，在温度为100℃的热台上加热 15min～20min，自然冷却至室温，得到甲胺铅化碘多晶膜；然后采用旋涂的方式以 3000rpm～6000rpm的转速旋转5s～20s，采用步骤五得到的空穴传输层溶液在甲胺铅化碘多 晶膜上再旋涂一层空穴传输层，在温度为100℃的热台上加热15min～20min，自然冷却至室 温；然后采用蒸镀的方式在空穴传输层上蒸镀金电极层，即完成基于H-TiO₂纳米粉体的钙 钛矿太阳能电池的制备。