[发明专利]一种阴极修饰型平面钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种阴极修饰型平面钙钛矿太阳能电池，自下而上依次包括ITO衬底、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和金属对电极，其特征在于：所述电子传输层和金属对电极之间设有阴极界面修饰层，所述阴极界面修饰层通过在电子传输层上旋涂阴极界面修饰层溶液获得，所述的阴极界面修饰层的材质为乙酰丙酮氧化钛，其配置成溶液为2～5mg/ml的乙酰丙酮氧化钛的异丙醇溶液；所述旋涂阴极界面修饰层的旋涂速率为2000～5000rpm/min，旋涂时间为20～40s，退火温度为60～100℃，退火时间为10～15min，厚度为5～15nm；

所述钙钛矿层通过在空穴传输层上旋涂钙钛矿前驱溶液，在旋涂过程中加入反溶剂，旋涂后退火，冷却后得到致密的钙钛矿薄膜；

所述钙钛矿前驱溶液为碘化铅和甲基碘化胺的混合溶液，其中碘化铅和甲基碘化胺的物质的量关系为1:0.8～1.15，所述混合溶液的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂，所述N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为6～9:1～4。

2.一种权利要求1所述阴极修饰型平面钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)选取导电衬底并刻蚀图案，清洗后获得已刻蚀的导电基底；

(2)将步骤(1)中的已刻蚀的导电基底采用等离子处理后，再采用旋涂法沉积聚合物半导体空穴传输材料，退火后获得空穴传输层；

(3)制备钙钛矿前驱溶液，在步骤(2)的空穴传输层上旋涂钙钛矿前驱溶液，在旋涂过程中加入反溶剂，旋涂后退火，冷却后得到致密的钙钛矿薄膜；

(4)在步骤(3)得到的致密钙钛矿薄膜上旋涂富勒烯衍生物电子传输层溶液，获得电子传输层；

其特征在于：还包括

(5)配置界面修饰层溶液，在步骤(4)获得的电子传输层上旋涂阴极界面修饰层溶液获得一层界面修饰层；

所述界面修饰层材料为乙酰丙酮氧化钛，其配置成溶液为2～5mg/ml的乙酰丙酮氧化钛的异丙醇溶液；

所述旋涂阴极界面修饰层的旋涂速率为2000～5000rpm/min，旋涂时间为20～40s，退火温度为60～100℃，退火时间为10～15min，厚度为5～15nm；

(6)在步骤(5)获得的阴极界面修饰层上热蒸镀金或银电极，获得p-i-n型平面钙钛矿太阳能电池；

所述钙钛矿前驱溶液为碘化铅和甲基碘化胺的混合溶液，其中碘化铅和甲基碘化胺的物质的量关系为1:0.8～1.15，所述混合溶液的溶剂为N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂，所述N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为6～9:1～4。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：步骤(5)中配置成溶液为3mg/ml的乙酰丙酮氧化钛的异丙醇溶液；所述旋涂阴极界面修饰层的旋涂速率为3000rpm/min，旋涂时间为30s，退火温度为60℃，退火时间为15min，获得厚度为10nm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中所述的导电衬底为FTO玻璃，ITO玻璃或ITO/PET衬底。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中清洗导电基底过程为，分别用洗涤剂水溶液，去离子水，丙酮，异丙醇超声清洗10～20min。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：步骤(2)中等离子处理的时间为10～20min，空穴传输层材料为PEDOT：PSS或Poly-TPD，旋凃空穴传输层材料的旋凃速率2000～5000rpm/min，旋凃时间20～40s，退火温度120～150℃，退火时间10～15min，获得空穴传输层厚度为20～50nm。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：步骤(3)中旋涂钙钛矿溶液的旋涂速率为3000～5000rpm/min，旋涂时间为20～30s，在第6～10时滴加反溶剂，退火温度为100～105℃，退火时间为10～20min，获得钙钛矿薄膜厚度为300～500nm。