[发明专利]一种高质量金属氧化物电子传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种高质量金属氧化物电子传输层的钙钛矿太阳电池，其特征在于，包括玻璃衬底(1)以及依次层叠设置在玻璃衬底(1)上的透明导电氧化物电极(2)、金属氧化物电子传输层(3)、钙钛矿光吸收层(4)、空穴传输层(5)和金属电极(6)，所述的透明导电氧化物电极(2)是经过氟基等离子体处理实现氟掺杂的透明导电氧化物电极，所述的金属氧化物电子传输层(3)是经过氟基等离子体处理实现氟掺杂的金属氧化物电子传输层，其中氟基等离子体是利用等离子体轰击含氟元素气体而产生，具体是利用等离子体增强化学气相沉积法通过含氟元素等离子体轰击，在化学气相沉积系统中产生氟自由基，对金属氧化物电子传输层(3)表面和体内进行氟掺杂处理；

透明导电氧化物电极(2)和金属氧化物电子传输层(3)之间形成第一接触区(11)，金属氧化物电子传输层(3)和钙钛矿光吸收层(4)之间形成第二接触区(12)，钙钛矿光吸收层(4)和空穴传输层(5)之间形成第三接触区(13)，空穴传输层(5)和金属电极(6)之间形成第四接触区(14)；

所述的钙钛矿太阳电池的开路电压大于1.0V，短路电流密度大于19mA/cm²，填充因子大于0.60，光电转化效率高于15％。

2.一种高质量金属氧化物电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在玻璃衬底(1)上形成透明导电氧化物电极(2)；

步骤二：制备透明导电氧化物电极(2)之后，利用等离子体增强化学气相沉积法通过含氟元素等离子体轰击，在化学气相沉积系统中产生氟自由基，对透明导电氧化物电极(2)表面和体内进行氟掺杂处理；

步骤三：在透明导电氧化物电极(2)上制备金属氧化物电子传输层(3)；透明导电氧化物电极(2)是氧化铟锡、掺铝氧化锌或掺镓氧化锌；金属氧化物电子传输层(3)是氧化锌或氧化锡；

步骤四：制备金属氧化物电子传输层(3)之后，利用等离子体增强化学气相沉积法通过含氟元素等离子体轰击，在化学气相沉积系统中产生氟自由基，对金属氧化物电子传输层(3)表面和体内进行氟掺杂处理；

步骤五：获得氟基等离子体处理实现氟掺杂的金属氧化物电子传输层(3)之后，在金属氧化物电子传输层(3)上依次形成钙钛矿光吸收层(4)、空穴传输层(5)以及金属电极(6)，即得到高质量金属氧化物电子传输层的钙钛矿太阳电池；

步骤二和步骤四中利用等离子体增强化学气相沉积法实现氟离子掺杂处理的气体氛围为四氟甲烷、三氟甲烷或四氟化氮；步骤二和步骤四中等离子体增强化学气相沉积法处理温度为23-150℃，处理时间为1-5分钟。

3.根据权利要求2所述的一种高质量金属氧化物电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，透明导电氧化物电极(2)通过磁控溅射法、电子束沉积法、旋涂法或非真空化学沉积方法制备而成；金属氧化物电子传输层(3)通过化学浴沉积法、磁控溅射法、电子束沉积法、旋涂法或非真空化学沉积方法制备而成。

4.根据权利要求3所述的一种高质量金属氧化物电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，金属氧化物电子传输层(3)的制备温度为23-600℃，金属氧化物电子传输层(3)的厚度为10-100nm。

5.根据权利要求2所述的一种高质量金属氧化物电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，所述的钙钛矿太阳电池设置为正置结构或倒置结构。