[发明专利]基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层，其特征在于，所述钙钛矿太阳电池电子传输层包括三维海胆状ZnO超结构阵列和钙钛矿型有机无机杂化体系CH₃NH₃PbI₃；所述钙钛矿型有机无机杂化体系CH₃NH₃PbI₃涂覆于所述三维海胆状ZnO超结构阵列上；所述钙钛矿太阳电池电子传输层中所述钙钛矿型有机无机杂化体系CH₃NH₃PbI₃的覆盖率为90%～100%；所述三维海胆状ZnO超结构阵列由三维海胆状ZnO超结构组成；所述三维海胆状ZnO超结构是由具有共同中心的ZnO纳米针构成；所述ZnO纳米针的半径为50nm～100nm。

2.根据权利要求1所述的基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层，其特征在于，所述钙钛矿太阳电池电子传输层的比表面积为100 m²/g～120 m²/g。

3.一种如权利要求1或2所述的基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将PbI₂溶液涂覆于三维海胆状ZnO超结构阵列上，得到涂覆有PbI₂的三维海胆状ZnO超结构阵列；所述PbI₂溶液由PbI₂溶于二甲基甲酰胺中制备得到；所述PbI₂溶液中PbI₂的浓度为0.8mol/L～1mol/L；

S2、将涂覆有PbI₂的三维海胆状ZnO超结构阵列浸渍在CH₃NH₃I的异丙醇溶液中，得到基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层；所述CH₃NH₃I的异丙醇溶液中CH₃NH₃I的浓度0.2mol/L～0.3mol/L。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述三维海胆状ZnO超结构阵列的制备方法包括以下步骤：

（1）将醋酸锌溶于2-甲基乙醇胺中配制成ZnO纳米粒子先驱体溶液，将所述ZnO纳米粒子先驱体溶液于40℃～70℃进行反应，得到ZnO纳米粒子溶液；将硝酸锌、六次甲基四胺溶于水中配制成三维海胆状ZnO超结构阵列先驱体溶液，调节所述三维海胆状ZnO超结构阵列先驱体溶液的pH值为9～11，搅拌，得到反应溶液；

（2）将导电玻璃置于所述步骤（1）中的ZnO纳米粒子溶液中浸渍，得到涂覆有ZnO纳米粒子的导电玻璃；

（3）将步骤（2）中的涂覆有ZnO纳米粒子的导电玻璃置于所述步骤（1）中的反应溶液中进行水热反应，得到三维海胆状ZnO超结构阵列。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述ZnO纳米粒子先驱体溶液中醋酸锌的摩尔浓度为0.4mol/L～0.7mol/L；所述三维海胆状ZnO超结构阵列先驱体溶液中硝酸锌与六次甲基四胺的摩尔浓度相同，为0.6mol/L～0.9mol/L。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中：所述反应的时间为20min～40 min；所述三维海胆状ZnO超结构阵列先驱体溶液的pH值通过滴加氨水进行调节，所述氨水的滴加速率为2～3滴/分钟；所述搅拌的时间为3min～5min；

和/或，所述步骤（2）中：所述浸渍的温度为20℃～35℃；所述浸渍的时间为3min～5min；

和/或，所述步骤（3）中：所述水热反应的温度为80℃～90℃；所述水热反应的时间为9h～12h。

7.一种如权利要求1或2所述的基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层或权利要求3～6中任一项所述的制备方法制得的基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层作为电极在制备钙钛矿太阳电池中的应用。