[发明专利]一种钙钛矿太阳电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型高效率钙钛矿太阳电池，包括导电玻璃，N型TiO₂缓冲层，钙钛矿光吸收层，复合空穴传输层和金属电极，所述复合空穴传输层为乙酰丙酮铜和Spiro‑OMeTAD复合层。本发明还公开了该新型高效率钙钛矿太阳电池的制备方法。本发明制备的新型钙钛矿太阳电池，结构简单，制备成本低，光电转换效率高，稳定性好，使用寿命长，且制备方法简单，重复性好，具有很好的应用前景。

技术领域：

本发明涉及太阳电池领域，具体的涉及一种钙钛矿太阳电池。

背景技术：

绿色、安全和可再生的太阳能使光伏发电成为解决人类能源危机与环境污染的理想方案。更高的光电转换效率和更低的制备成本是全面推广光伏发电的两个前提条件。因此，兼具高效率个低成本特性的太阳能电池是人们不断追求的目标。钙钛矿型太阳能电池以其低成本、制备工艺简单等优点受到全世界科学研究者的广泛关注，成为最具潜力的可再生能源之一。

钙钛矿基薄膜太阳电池的一般结构为：致密层、支架层、吸光层、空穴传输层和对电极。其中，空穴传输层的使用能有效的阻挡电子，增加阳极对空穴的收集，提高空穴在器件中的传输效率，从而改善器件性能，然而应用最广泛的空穴传输材料是Spiro-OMeTAD材料，其制备工艺复杂，价格昂贵，这就严重制约了钙钛矿太阳电池效率的进一步提升和商业化生产的实现。

发明内容：

本发明的目的是提供一种新型高效率钙钛矿太阳电池，该电池制备成本低，稳定性好，光电转换效率高。

本发明的另一个目的是提供该新型高效率钙钛矿太阳电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种钙钛矿太阳电池，该钙钛矿太阳电池包括导电玻璃，N型TiO₂缓冲层，钙钛矿光吸收层，复合空穴传输层和金属电极，所述复合空穴传输层为乙酰丙酮铜和Spiro-OMeTAD复合层。

一种钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)将导电玻璃用丙酮、乙醇、去离子水超声20-60min，然后擦洗烘干待用；

(2)在室温下，将20-40ml乙醇、10-20ml去离子水和2-5ml浓度为0.2-0.3mol/L的盐酸配制成混合溶液A，将15-20ml钛酸四丁酯、40-100ml乙醇、5-10ml乙酰丙酮配制成混合溶液B，并将混合溶液A逐滴加入到混合溶液B中，3000-5000rpm的转速下搅拌2-6h得到TiO₂溶胶；

(3)将步骤(2)得到的TiO₂溶胶以2000-3000rpm的转速旋涂到步骤(1)的导电玻璃上，然后放入马弗炉中，烧结1-3h，得到厚度为30-50nm的N型TiO₂缓冲层；

(4)将步骤(3)制得的N型TiO₂缓冲层冷却至室温后，首先将30-50μl碘化铅溶液滴在N型TiO₂缓冲层上，在3000-5000r/s下旋涂30s，然后再温度为70-100℃下加热30min；冷却至室温，再将80-100μl碘甲胺溶液喷涂于碘化铅上，反应20-40s，然后在3500r/s下旋涂30s，最后在70-90℃下加热30min，得到钙钛矿光吸收层；

(5)在钙钛矿光吸收层上旋涂乙酰丙酮铜前驱体溶液，在80-100℃下加热结晶20min，冷却至室温，再旋涂20μl的Spiro-OMeTAD，得到复合空穴传输层；

(6)在空穴传输层上蒸镀一层金属电极，制得钙钛矿太阳电池。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述是烧结的温度为450-500℃。

作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述乙酰丙酮铜前驱体溶液的浓度为1.5-3mg/ml。