[发明专利]一种高性能钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，更具体地涉及一种高性能钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池由于其绿色环保而受到人们的关注。其中，钙钛矿太阳能电池由于其优异的器件性能脱颖而出，短短几年之间，此类电池的光电转换效率由起初的3.1％增加到目前的20.3％左右，理论转换效率可以达到25％以上，并且该电池的制备方式可以采用低温全溶程加工和喷墨打印技术快速、大面积地制备器件，制作成本低廉，具有巨大的商业潜力。因而美国《科学》杂志将钙钛矿太阳能电池技术选为2013年度十大科技突破之一。通常，钙钛矿太阳能电池包括氧化铟锡电极层ITO/空穴传输层PEDOT:PSS/钙钛矿层CH₃NH₃PbI_3-xCl_x/电子传输层PCBM/金属电极层Al或Ag，其中，PEDOT:PSS为聚苯乙烯磺酸/聚3,4-乙撑二氧噻吩，PCBM为聚[6,6]苯基-碳61-丁酸甲酯，x为0，1或2。

文献(Wu,Z.；Bai,S.；Xiang,J.；Yuan,Z.；Yang,Y.；Cui,W.；Gao,X.；Liu,Z.；Jin,Y.；Sun,B.,Efficient Planar Heterojunction Perovskite Solar Cells Employing Graphene Oxide as Hole Conductor.Nanoscale 2014,6(18),10505-10510)报道了一种钙钛矿太阳能电池，其包括氧化铟锡电极层ITO/氧化石墨烯层GO/钙钛矿层CH₃NH₃PbI_3-xCl_x/电子传输层PCBM/铝电极层Al，其通过氧化石墨烯层GO来代替现有的空穴传输层PEDOT:PSS，以提高器件的转换效率。但是，实验表明，该太阳能电池的器件性能和稳定性都有待改善。

发明内容

为了提高钙钛矿太阳能电池的器件性能和稳定性，本发明旨在提供一种高性能钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

本发明提供一种高性能钙钛矿太阳能电池，其包括依次设置的氧化铟锡电极层、空穴传输层PEDOT:PSS、钙钛矿层CH₃NH₃PbI_3-xCl_x、电子传输层PCBM和银电极层，该高性能钙钛矿太阳能电池还包括在空穴传输层PEDOT:PSS和钙钛矿层CH₃NH₃PbI_3-xCl_x之间设置的氨改性氧化石墨烯层GO:NH₃。

该氨改性氧化石墨烯层GO:NH₃的厚度为1-3nm。优选为2nm。

该高性能钙钛矿太阳能电池还包括在电子传输层PCBM和银电极层之间设置的作为界面层的苯酚层。

本发明还提供一种高性能钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括步骤S1，提供氧化铟锡电极层；S2，在氧化铟锡电极层上提供空穴传输层PEDOT:PSS；S3，在空穴传输层PEDOT:PSS上旋涂氨改性氧化石墨烯水溶液，110-130℃下退火5-15min得到氨改性氧化石墨烯层GO:NH₃，其中，氨改性氧化石墨烯水溶液为氧化石墨烯GO和氨水溶液NH₃的混合溶液；S4，在氨改性氧化石墨烯层GO:NH₃上提供钙钛矿层CH₃NH₃PbI_3-xCl_x；S5，在钙钛矿层CH₃NH₃PbI_3-xCl_x上提供电子传输层PCBM；S6，在电子传输层PCBM上提供银电极层。

所述步骤S1具体为用洗涤剂清洗氧化铟锡，在丙酮和乙醇中超声，然后用氮气吹干得到氧化铟锡电极层ITO。

所述步骤S2具体为对氧化铟锡电极层ITO进行10-20min的紫外臭氧等离子体处理，用旋涂法在4000-5000转/30-50s旋涂PEDOT:PSS薄膜，110-130℃下退火5-15min得到空穴传输层PEDOT:PSS。