[发明专利]一种基于碳电极全无机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碳电极全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法。该方法包括以下步骤：(1)在导电玻璃上旋涂制备电子传导层；(2)在步骤(1)所制得的样品上以2000～4000r/min旋涂0.8～1M CsPbI₂Br的甲基亚砜前驱液后，热处理后得到CsPbI₂Br膜；(3)在CsPbI₂Br膜上，以2000～4000r/min旋涂制备无机空穴传导层；(4)采用刮涂法在步骤(3)所制得的样品上刮涂一层碳电极，热处理后即得到全无机钙钛矿太阳能电池。相比于现有技术，本发明所述的方法可在空气中制备高效的全无机钙钛矿太阳能电池，且工艺流程简单、制造成本低廉，不需要依赖任何大型设备。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，特别涉及一种采用刮涂法制备廉价的碳电极全无机钙钛矿太阳能电池的方法(简称钙钛矿电池)的方法。

背景技术

近年来，钙钛矿太阳能电池由于具有较高的光电转换效率而倍受关注。当前，报道钙钛矿电池实验最高转换效率已经超过22.1％(Yang W S,Park B W,Jung E H,etal.Science,2017,356(6345):1376-1379.)。但是由于CH₃NH₃PbX₃(卤素)钙钛矿层和有机空穴层在空气中的稳定性差，且材料成本昂贵，此外惰性气体手套箱组以及高真空蒸镀设备不利于大规模生产。而如果能直接取代有机成分，在钙钛矿层，空穴层乃至电极上全部采用无机材料，不仅可以降低电池的制造成本，而且提高了电池的稳定性。

有研究发现铯能够替代有机阳离子，显著地提高钙钛矿的热稳定性(C.Liu,W.Li,C.Zhang,Y.Ma,J.Fan,Y.Mai,J.Am.Chem.Soc.,140(2018)3825-3828.)。也有课题组通过Br^-部分取代CsPbI₃分子中的I^-，发现可以有效提升器件的开路电压和效率(C.Y.Chen,H.Y.Lin,K.M.Chiang,W.L.Tsai,Y.C.Huang,C.S.Tsao,H.W.Lin,Adv.Mater,29(2017).)此外，为了简化流程和降低制备成本，碳电极也已被广泛的应用在钙钛矿太阳能电池领域(Y.Yang,H.Chen,X.Zheng,X.Meng,T.Zhang,C.Hu,Y.Bai,S.Xiao,S.Yang.Nano Energy,42(2017)322-333.)

目前，在SnO₂上制备平面结构碳电极全无机CsPbI₂Br钙钛矿太阳能电池且用Co₃O₄作为其空穴层还未见报道。

发明内容

本发明为解决现有技术中存在的不足，提供了一种通过低温溶液法制备SnO₂致密层，并在空气中制备全无机CsPbI₂Br钙钛矿层，最后采用刮涂法制备碳电极，采用Co₃O₄作为其空穴层，从而制备低廉高效率的全无机钙钛矿太阳能电池的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于碳电极全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在导电玻璃上旋涂制备电子传导层；

(2)在步骤(1)所制得的样品上以2000～4000r/min旋涂0.8～1M CsPbI₂Br的甲基亚砜前驱液后，热处理后得到CsPbI₂Br膜；

(3)在CsPbI₂Br膜上，以2000～4000r/min旋涂制备无机空穴传导层；

(4)采用刮涂法在步骤(3)所制得的样品上刮涂一层碳电极，热处理后即得到全无机钙钛矿太阳能电池。