[发明专利]一种钙钛矿太阳电池的电子传输层及其制备方法

说明书

一种钙钛矿太阳电池的电子传输层及其制备方法，该方法先利用一步溶胶凝胶法联合水热法合成了一种TiO₂:Sm³⁺悬浮液，并用简单的旋涂法在掺氟氧化锡基体上制备TiO₂:Sm³⁺薄膜，然后利用一步溶剂热反应制备ZnGa₂O₄:Eu³⁺纳米颗粒，将其配置成悬浮液通过旋涂法在TiO₂:Sm³⁺薄膜上沉积ZnGa₂O₄:Eu³⁺薄膜，最终利用TiO₂:Sm³⁺在280～380nm的强激发以及ZnGa₂O₄:Eu³⁺在330～400nm的强激发的协同效应将可以穿过臭氧层的280～400nm范围的紫外光有效转变成可见光，在解决了钙钛矿太阳电池的紫外不稳定问题的同时提高了电池效率。本发明操作简单，成本低廉，所述的制备方法可以广泛应用于纳米材料合成、溶液法薄膜制备及太阳电池紫外稳定性提升等领域。

技术领域

本发明属于太阳电池技术领域，涉及一种钙钛矿太阳电池的电子传输层及其制备方法，具体涉及一种对280～400nm紫外区能量全吸收的钙钛矿太阳电池的电子传输层及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳电池自问世以来吸引了无数致力于解决未来全球能源及环境问题的专家的热切关注。从2009年以来经过不断探索和努力，其最高效率已经超过了20％，批量化单次输出效率也可以稳定到14％以上。凭借较低的成本、简单的制备工艺、极高的转换效率，该电池在第三代新型太阳电池中处于绝对领先的地位。未来，在高输出性能的基础上，制备稳定性足以满足常态化应用的钙钛矿电池成为阻碍其在商业上和生产生活中实际应用的关键问题。

当前钙钛矿电池所面临的首要问题就是其紫外不稳定问题。高能量的紫外线一方面使钙钛矿晶格失稳失效，一方面将引起通常所用的TiO₂电子传输层对钙钛矿薄膜强烈的光催化效应。因此，研究者提出了很多解决方案，包括：界面修饰、更换电子传输层和改变钙钛矿薄膜组分，但是到目前为止，仍然没有切实可行的方案。考虑到太阳光谱中的紫外线分布在小于400nm的波段范围，但透过臭氧层入射到地表的紫外线在280～400nm的范围，所以对于地表使用的钙钛矿电池来说，只要合理的处理280～400nm的范围的紫外光即可解决其紫外稳定性问题。因为下转换荧光材料可以将所吸收的高能量、短波长的紫外区光子，转换成更多的低能量、长波长的可见区光子，所以针对钙钛矿太阳电池的紫外光照不稳定问题，本专利在其结构中添加抗紫外增效膜，即下转换荧光膜，通过合理的选择下转换荧光材料，不仅避免了紫外线对钙钛矿薄膜的破坏，起到了抗紫外线的作用；而且更多的可见区光子数量将通过增强入射光的形式提高了电池的转换效率，这将起到增效的作用。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钙钛矿太阳电池的电子传输层及其制备方法，利用TiO₂:Sm³⁺在280～380nm的强激发以及ZnGa₂O₄:Eu³⁺在330～400nm的强激发的协同效应将可以穿过臭氧层的280～400nm范围的紫外光有效转变成可见光，发明了一种对280～400nm范围的紫外光全吸收的钙钛矿电子传输层制备方法。