[发明专利]一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池领域。本发明采用甲酸铅与甲基碘化铵通过溶液法合成了CH₃NH₃PbI₃薄膜作为太阳能电池的光吸收层，本发明对于铅源的纯度要求较低，相对容易获取且成本低廉；经试验证明，运用本发明制备工艺制得的钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率较高，最优效率可达18.4％。本发明与现有技术相比具有能耗低、成本低、高效率且容易大面积制备的优势，有利于加快钙钛矿太阳电池商业化的步伐，促进钙钛矿太阳电池大规模生产。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

现今以石油、煤炭、天然气等化石能源为代表的非可再生能源，由于储量有限、开发成本高并且在使用过程中容易造成环境污染等因素，愈发不能满足人们对于清洁可再生能源的需求。相较化石能源，太阳能因其储存量丰富、绿色环保且价格低廉等优势被誉为未来最具潜力代替化石能源的新型能源。而利用太阳能发电技术能够满足环境能源可持续发展的需求，成为了本领域的研究热点。

太阳能电池基本工作原理是利用有机或者无机半导体光敏材料吸收太阳光光子的能量形成光生电子，通过光生电子的定向移动实现太阳能的光电转换。自太阳能电池发展以来，先后经历了第一代晶体硅太阳能电池、第二代薄膜太阳能电池和目前正在研究的第三代新材料新技术的新型电池，比如染料敏化电池、量子点电池、有机太阳能电池以及钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cell,PSC)。金属-卤化物钙钛矿经科学探索作为晶体材料，而后用于太阳能电池中并快速发展成为引领光伏技术的有力竞争者。2009年日本科学家发现一种金属-卤化物钙钛矿型吸光材料——CH₃NH₃PbI₃，其禁带宽度为1.55eV，这一特性使得其在光伏领域具有良好的发展前景。

目前，CH₃NH₃PbI₃的主要合成方法是采用铅源和铵盐。常用的铅源包括：无机铅源碘化铅(PbI₂)和有机铅源醋酸铅((CH₃COO)₂Pb)等。然而，上述两种铅源需要较高的纯度才能够制备得到高性能的钙钛矿太阳能电池光吸收层，而高纯度要求也就意味着相对高昂的成本。另一方面，PbI₂的熔点约为402℃，无水(CH₃COO)₂Pb的熔点约为280℃。上述两种常用铅源的熔点均高于铵盐的熔点，如若采用真空气相沉积制备大面积钙钛矿太阳能电池，则会导致能耗过高。现有技术中制备CH₃NH₃PbI₃材料所用铅源成为限制钙钛矿太阳能电池产业化发展的主要阻力，因此，亟需一种能够克服现有技术不足的方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于新有机铅源制备钙钛矿太阳能电池光吸收层的方法，解决了现有铅源制备钙钛矿太阳能电池光吸收层所存在能耗与成本过高的问题，有利于钙钛矿太阳能电池的产业化。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括在透明导电玻璃沉积电子传输层的步骤，然后在所述电子传输层上沉积钙钛矿吸收层的步骤，再在所述钙钛矿吸收层上沉积空穴传输层的步骤，最后在所述空穴传输层上沉积金属电极层的步骤；其特征在于，在所述电子传输层上沉积钙钛矿吸收层的步骤为：

步骤A：将甲酸铅和甲基碘化铵溶解于有机试剂中搅拌混合，混合均匀后进行过滤处理，配制得到钙钛矿前驱体溶液；

步骤B：将步骤A制得的钙钛矿前驱体溶液采用旋涂工艺在所述电子传输层表面形成薄膜；