[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及制备方法

说明书

本发明属于光伏材料领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及制备方法，该钙钛矿太阳能电池，依次包括从下至上依次层叠的导电玻璃衬底、NiO_x空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层和金属电极层，所述钙钛矿太阳能电池中各层均采用低温溶液法制成，其中NiO_x空穴传输层中共掺杂有Y³⁺与Mg²⁺/Cu²⁺；本发明的制备工艺简单，得到的钙钛矿太阳能电池性能稳定、迟滞效应小，适宜产业化生产。

技术领域

本发明属于光伏材料领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池及制备方法。

背景技术

近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池发展十分迅速，其光电转换效率已经达到22％左右，且钙钛矿太阳能电池原料来源丰富，工艺简单，成本较低，可制备成柔性电池，得到了学术界和产业界的广泛重视。

空穴传输层材料影响钙钛矿太阳能电池的光吸收效率，界面复合率以及空穴传输能力，直接影响钙钛矿太阳能电池的发电效率、稳定性、迟滞效应等。NiOx型空穴传输材料在反式钙钛矿太阳能电池中备受青睐，但传统的高温热解制备方法不但增加设备成本且无法应用于柔性材料，且单纯的NiOx层导电率较低，限制了其所制备钙钛矿太阳能电池的发电效率。因此，寻求一种低温制备且电导率较高的NiOx空穴传输层对实现钙钛矿太阳能电池产业化具有重要意义。

发明内容

本发明针对上述太阳能电池的光电转换效率低、稳定性不足等问题，提供一种光电转换效率高，稳定性好，迟滞效应小的钙钛矿太阳能电池，其制备工艺简单。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种钙钛矿太阳能电池，依次包括从下至上层叠的导电玻璃衬底、NiO_x空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层和金属电极层，所述NiO_x空穴传输层中共掺杂有Y³⁺与Mg²⁺/Cu²⁺(Y³⁺与Mg²⁺或掺杂Y³⁺与Cu²⁺)，其中NiO_x空穴传输层中的X取值范围为2-3，且包括2与3。

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

A、导电玻璃衬底的处理：将导电玻璃导电面朝上放入紫外臭氧机内,设定处理时间为5-30min,打开紫外灯进行紫外臭氧处理待用；

B、NiO_x空穴传输层的制备：将氧化钇溶解于酸中，得到钇盐溶液，然后将镍盐与镁盐/铜盐溶解于去离子水中，并与钇盐溶液进行混合，通过碱液调节pH为9-11，得到悬浊液，接着将悬浊液离心、洗涤、干燥、煅烧得到掺杂有Y与Mg/Cu原子的氧化镍纳米颗粒，将氧化镍纳米颗粒加入溶剂中进行超声分散，得到第一前驱液，并在步骤A处理得到的前电极上表面涂布第一前驱液，涂布完毕后，进行退火处理后，自然冷却至室温，形成NiO_x空穴传输层；

C、钙钛矿吸收层的制备：将卤化铅与卤化甲基胺溶于有机溶剂中，配置得到第二前驱液，并涂布于步骤B中形成的NiO_x空穴传输层上，在加热板上退火处理得到钙钛矿吸收层；

D、电子传输层的制备：将富勒烯衍生物溶于氯苯中，并加热搅拌溶解得到第三前驱液，并涂布于步骤C中处理得到的钙钛矿吸收层上，并在加热板上退火处理后得到电子传输层；

E、缓冲层的制备：将BCP(化学名称为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉)加入甲醇(每毫升甲醇加3mg BCP，甲醇的体积浓度为90％或采用纯甲醇)中搅拌得到过饱和溶液，并涂布于步骤D中得到的电子传输层上，然后在加热板上退火处理得到缓冲层；