[发明专利]钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，钙钛矿太阳能电池包括将ZnO前驱体旋涂至透明导电电极的表面，从而形成电子传输层；在所述电子传输层上形成吸收层，形成所述吸收层包括：将PbI₂溶于二甲基甲酰胺(DMF)与二甲基亚砜(DMSO)的混合溶液中，然后加入异硫氰酸胍，搅拌溶解，随后将PbI₂与异硫氰酸胍的混合溶液旋涂到所述电子传输层上，进行第一烘烤，之后浸入CH₃NH₃I的异丙醇(IPA)溶液中，进而第二烘烤；在所述吸收层上形成空穴传输层；在所述空穴传输层上形成金属电极。本发明提供的钙钛矿太阳能电池优化了太阳能电池的稳定性、改善了太阳能电池的迟滞效应。

技术领域

本发明的实施例涉及电池领域，更具体地，涉及钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

有机-无机卤素杂化钙钛矿(ABX₃)因其具有优异的光吸收性能(400nm厚的薄膜即可吸收紫外-近红外光谱范围内的所有光子)、长程载流子扩散性能(甲胺碘酸铅载流子有效扩散长度超过了1μm)、光电转换过程中能量损失小(约为0.4eV)的特点，同时具有工艺简单、成本低廉等独特优势，在太阳能电池领域受到了学术界和产业界的广泛关注。自2009年基于ABX₃的钙钛矿天阳能电池问世以来，其转换效率从最初的3.8％在短短几年时间内超过22％，逼近可商业化的水平。

钙钛矿太阳能电池在电池效率、器件结构和制备方法上有了显著进步和迅速发展，但是钙钛矿电池普遍存在稳定性差的问题。同时，电池在扫描过程中出现的回滞效应也是另一个亟待解决的问题。实验表明迟滞效应主要是由钙钛矿层中的离子迁移效应造成的，因此提高钙钛矿薄膜的结晶性与致密度、钝化晶界可减小回滞效应。

发明内容

本发明提供了一种胍盐与硫氰根双掺杂的平面结构钙钛矿太阳能电池及其制备方法，不仅提高了钙钛矿薄膜结晶性能及电池效率，同时优化了太阳能电池的稳定性、改善了太阳能电池的迟滞效应。

本发明提供了一种制备钙钛矿太阳能电池的方法，包括：将ZnO前驱体旋涂至透明导电电极的表面，从而形成电子传输层；在所述电子传输层上形成吸收层，形成所述吸收层包括：将PbI₂溶于二甲基甲酰胺(DMF)与二甲基亚砜(DMSO)的混合溶液中，然后加入异硫氰酸胍，搅拌溶解，随后将PbI₂与异硫氰酸胍的混合溶液旋涂到所述电子传输层上，进行第一烘烤，之后浸入CH₃NH₃I的异丙醇(IPA)溶液中，进而第二烘烤；在所述吸收层上形成空穴传输层；在所述空穴传输层上形成金属电极。

在上述方法中，其中，所述ZnO前驱体通过以下步骤制得：将0.59g的二水醋酸锌溶于25mL甲醇中，并于65℃水浴锅中搅拌溶解。将0.296g氢氧化钾溶于13mL甲醇溶液中常温搅拌溶解。将溶解的KOH溶液逐滴加入醋酸锌溶液中，持续反应2.5小时，过滤干燥。

在上述方法中，其中，在二甲基甲酰胺(DMF)与二甲基亚砜(DMSO)的混合溶液中，二甲基甲酰胺(DMF)与二甲基亚砜(DMSO)的体积比为90:10～70:30。

在上述方法中，其中，所述第一烘烤为在60℃、80℃、100℃依次烘烤5分钟。

在上述方法中，其中，所述第二烘烤为在80～100℃烘烤5～10分钟。

在上述方法中，其中，PbI₂在二甲基甲酰胺(DMF)与二甲基亚砜(DMSO)的混合溶液中的浓度为1.1M。

在上述方法中，其中，所述异硫氰酸胍与PbI₂的摩尔比为1～4:50。

在上述方法中，其中，在CH₃NH₃I的异丙醇(IPA)溶液中，CH₃NH₃I的浓度为10mg/ml。