[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

说明书

本发明公开了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及其制备方法和应用，该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，钙钛矿型有机无机杂化体系CH₃NH₃PbI₃涂覆于三维海胆状ZnO超结构阵列上。其制备方法包括将PbI₂涂覆于三维海胆状ZnO超结构阵列上，然后浸渍于CH₃NH₃I的异丙醇溶液中。本发明的电子传输层具有大比表面积和高孔隙率，可增加太阳光的利用率，且能降低电子‑空穴复合速率，其制备方法简便，易于控制，将本发明的电子传输层应用于太阳电池中，可提高电池转化效率。

技术领域

本发明属于功能材料领域，具体涉及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及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，有机/无机杂化钙钛矿太阳电池的突出表现为开发高效能、低成本、光电转化效率高的太阳电池带来极大希望，引起了学术界的高度重视，发展快速。尽管该类钙钛矿材料在几十年前就已经出现，但其稳定性不高、电子-空穴复合率高及制备工艺复杂等限制了此类材料的应用。

为了提高材料的性能，使钙钛矿太阳电池得到产业化生产，为人们所用，研究者在控制电子传输层的形貌及制备方法上做了大量的研究。在形貌控制方面，目前文献已报道的电子传输层的形貌有纳米棒，纳米线，介孔材料，花状纳米结构等。在制备钙钛矿层的方法上主要有共蒸发、浸渍法、旋涂法等。研究之后虽然材料的性能有所改善，但是离产业化的生产还要很大差距。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种比表面积大、光电性能好的基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层，还提供了一种合成过程简单且易于控制、成本低廉的基于三维海胆状ZnO超结构阵列的钙钛矿太阳电池电子传输层的制备方法，还提供了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作为电极在制备钙钛矿太阳电池中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

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，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。

上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中，优选的，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。

上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中，优选的，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80％～100％。

上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中，优选的，所述钙钛矿太阳电池电子传输层的比表面积为100m²/g～120m²/g。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种上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，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；