[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

说明书

本发明公开了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，包括玻璃衬底以及依次层叠设置在玻璃衬底上的透明导电氧化物电极、金属氧化物电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、金属电极，所述的透明导电氧化物电极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。本发明工艺简单、均匀性好、重复性好且钙钛矿太阳电池效率较高。

技术领域

本发明涉及光伏领域，具体涉及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。

背景技术

目前，化石能源日渐枯竭并在使用过程中对环境的污染,新型能源的开发已成为人类文明可持续发展的重要保障,而太阳能光伏则是其中最具有前景的方案。提高太阳能电池的光电转化效率来降低光伏发电成本是目前光伏领域的核心研究课题之一。其中有机无机杂化的卤素钙钛矿材料于2009年首次被用于太阳电池中，短短几年内，其光电转化效率从当时的3.8％飞升到如今的高于22％。钙钛矿太阳能电池的效率已超越有机太阳能电池，有望达到单晶硅太阳能电池水平。随着钙钛矿太阳能电池效率纪录不断被刷新，科研工作者开始更加关注钙钛矿电池的稳定性、使用寿命、重金属元素铅的替代和大面积柔性器件的制备等方面。

钙钛矿太阳电池中最典型的吸收层是有机金属三卤化物ABX₃(A:CH₃NH⁺₃CH₃CH₂NH⁺₃或HN＝CHNH⁺₃等；B:Pb²⁺或Sn²⁺；X:I,Br或Cl)，钙钛矿太阳能电池的结构主要可以分为介观结构和平面异质结结构两类，每类都有对应的正置结构和倒置结构器件。通常把制备顺序为基底/阴极/电子传输层/钙钛矿吸收层/空穴传输层/阳极的钙钛矿太阳电池称为正置结构器件，反之为倒置结构器件。为了提高钙钛矿太阳能电池的效率和寿命,通常会在钙钛矿吸收层与电极间引入各种辅助层，传输层防止激子在电极界面复合猝灭，电子传输层的作用是提高电子注入和阻挡空穴。在已报道的高效率钙钛矿太阳能电池中,二氧化钛成为使用率最高的电子传输层材料，其基本作用是与钙钛矿吸收层形成电子选择性接触，满足能级匹配，提高光生电子抽取效率，并有效地阻挡空穴向阴极方向迁移，通过分别控制电子传输层和空穴传输层的厚度来平衡载流子在各层的传输，从而避免电荷积累对器件寿命的影响。