[发明专利]一种树枝状复合光阳极的钙钛矿太阳能电池及制备方法

权利要求书

1.一种树枝状复合光阳极的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿型太阳能电池按照下述顺序由透明导电基底、树枝状复合光阳极、致密钙钛矿吸光层和金属电极层组成，其中，所述树枝状光阳极由树枝状TiO2纳米棒接枝硫化物半导体纳米棒组成。

2.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，所述树枝状复合光阳极的厚度为500-1500nm。

3.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，所述树枝状复合光阳极由TiO2纳米棒接枝硫化物半导体纳米棒组成，且所述硫化物半导体的导带能级高于TiO2的导带能级。

4.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，所述致密钙钛矿吸光层的厚度为300-500nm。

5.一种树枝状复合光阳极的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池具体制备步骤如下：

（1）制备树枝状复合光阳极

a、制备TiO2光阳极种子层

采用脉冲激光镀膜法，将镀有透明导电层的玻璃基底放置于真空室中，基底与靶面之间的距离为3cm，在纯度为99.995%以上氩气气氛条件下，控制工作气压为5-10 Pa，脉冲能量密度2.5J/cm2，重复频率设置为5 Hz，沉积5-10min后取出，获得厚度为50-100nm的TiO2光阳极种子层；

b、制备TiO2阵列

取2-8 mol/L稀盐酸和无水乙醇体积比为1:1混合搅拌5-10 min后，加入0.03体积份的钛酸四正丁脂， 继续搅拌 5-10 min；将所述混合溶液倒入聚四氟乙烯高压反应釜中，再将所述TiO2光阳极种子层悬挂浸没于所述混合溶液中，所述TiO2光阳极种子层水平朝下，经130 ℃的干燥箱加热 15 h后，获得垂直生长的TiO2 纳米棒阵列；取出后放入氧气气氛退火炉中经300-500 ℃，10 Pa氧气条件下0.5h-2h退火后，获得TiO2纳米棒阵列；

c、接枝硫化物半导体纳米棒

将步骤b中的气氛退火炉抽真空至10 Pa以下，再充入氩气保护气至1个标准大气压，以氩气作为载气将金属有机物通入退火炉中，且同时通入硫化氢气体作为反应气体，氩气与硫化氢气体的流量分别为10:1-20:1，硫化反应温度为300-400 ℃，化学反应时间30-45min，在氩气保护下降至室温，获得树枝状复合光阳极；

（2）制备吸光层

a、将 ABx与 CH3NH3B3-x按摩尔比1:1-1:4溶于N-N二甲基甲酰胺或甲苯溶剂中，获得0 .25-1 .0摩尔浓度前驱溶液，超声分散至混合均匀待用，其中 x=1-2，A 选自 Pb 或 Sn，B选自 I 或 Cl 或 Br；

b、将步骤( 1 )中获得的树枝状复合光阳极覆盖的透明导电玻璃浸没于步骤a的前驱溶液中，保持10-20 h取出，至于旋转涂膜仪上，以1000-2000转/分钟旋转，边旋转边滴加前驱液涂匀，将旋涂成膜后的样品，经70-100℃加热10-60min后，再以2000-4000转/分钟旋涂，获得致密的钙钛矿层，再经70-100℃加热10-60 min后，干燥待用；

（3）制备金属电极层

利用真空热蒸镀或电子束蒸镀在所述吸光层表面蒸镀一层厚度50-100 nm的Au或Pt对电极。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在执行所述步骤（1）之前，所述方法还包括：

对所述镀有透明导电层的玻璃基底表面分别用去离子水、 丙酮与酒精进行超声清洗，然后用氮气吹干。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述金属有机物为Cd，Zn，In，Sn，Mn或Fe的金属络合物中的一种。