[发明专利]一种柔性钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法

说明书

本发明公开一种柔性钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法，包括以下步骤：采用刮涂法在导电基底上制备空穴传输层、介孔层、铜铟硫‑钙钛矿复合层，其中，所述钙钛矿为CH₃NH₃PbI₃；所述介孔层浆料由氧化铝水分散液与氧化钛纳米粉体混合而成，氧化钛纳米粉体的质量浓度为10‑30mg/mL；本发明使用柔性基底取代传统玻璃基底，实现钙钛矿太阳能电池的柔性化，拓宽了钙钛矿太阳能电池应用的范围，且制备工艺简单，利用刮涂法可降低成本，实现绿色生产，同时本发明钙钛矿太阳能电池结构的制备无需高温烧结，铜铟硫与钙钛矿的混合物成膜性能好。

技术领域

本发明涉及有机-无机杂化的钙钛矿材料为基础的太阳能电池技术领域，尤其涉及一种柔性钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池(perovskitesolarcells)由于是染料敏化太阳电池演变过来的一种新型太阳能电池；接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对；由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子；然后，这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到电子传输层，最后被导电基底收集；空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集；钙钛矿太阳能电池由下到上分别为玻璃导电基底(FTO)、电子传输层(ETM)、钙钛矿光吸收层(含多孔支架)、空穴传输层(HTM)以及背电极。

在现有方法中，旋涂法仍然是主流方法，这种方法可以比较方便的获得均匀的钙钛矿薄膜，但是这种工艺方法对原料的损失很大，成本高，速率慢，不适合大规模工业生产，在目前的技术中，钙钛矿层以及其他主要相关功能层的制备主要集中在手套箱中，依赖惰性气体保护，这对钙钛矿未来的量产而言是一个巨大的限制；当前技术普遍使用玻璃导电基底，但玻璃基底脆性强，无法弯曲，给后期功能层制备带来限制，同时也严重制约钙钛矿太阳能电池的大规模使用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明旨在提供一种简单有效的采用刮涂法制备钙钛矿太阳能电池的方法，主要体现在印刷制备方法上更加简单高效、对设备要求低、节约成本，而且采用本发明的方法可以在空气中高效地制备高质量的钙钛矿太阳能电池。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种柔性钙钛矿太阳能电池的刮涂制备方法，包括以下步骤：采用刮涂法在导电基底上制备空穴传输层、介孔层、铜铟硫-钙钛矿复合层，其中，所述钙钛矿为CH₃NH3PbI₃；所述介孔层浆料由氧化铝水分散液与氧化钛纳米粉体混合而成。

采用本发明的制备方法，可以在导电基底上依次制备空穴传输层、介孔层、铜铟硫-钙钛矿复合层，然后在铜铟硫-钙钛矿复合层上制备背电极；也可以采用刮涂法在柔性导电基底上依次制备电子传输层、介孔层、铜铟硫-铜铟硫-钙钛矿复合层，然后在铜铟硫-钙钛矿复合层上制备背电极；本发明的活性层采用铜铟硫-钙钛矿复合，铜铟硫纳米颗粒会填充在铜铟硫-钙钛矿复合层的孔隙中，提高钙钛矿活性层的成膜性，从而提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率；介孔层由氧化铝水分散液与氧化钛纳米粉体按一定比例混合制成可刮涂浆料，可以获得合适的成膜厚度和良好的均匀度，氧化钛分散于氧化铝水分散溶液中一方面能调整氧化铝水分散液的粘度，同时氧化钛能起到电子传输层的作用，协同提高钙钛矿太阳能电池效率。

优选的，所述纳米氧化铝水分散液选自阿拉丁(Aladdin)品牌的纳米氧化铝水分散液，氧化铝的质量分数为20%，纳米氧化铝粒子的粒径为5-10nm；氧化钛纳米粉体的质量浓度为10-30mg/mL，氧化钛的粒径为5-30nm。

更优选的，述氧化钛纳米粉体的质量浓度为20mg/mL；在此质量浓度条件下，可以获得合适的成膜厚度和良好的均匀度，提高成膜性。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：