[发明专利]一种SnO2

说明书

本发明公开了一种SnO₂电子传输层及钙钛矿太阳电池的制备方法，克服了在紫外光照下器件性能迅速衰减与需要对致密TiO₂层高温处理的问题，SnO₂电子传输层的制备方法：1)刻蚀掺杂氟的SnO₂透明导电玻璃；2)清洗掺杂氟的SnO₂透明导电玻璃；3)制备SnO₂电子传输层：原料为浓硝酸、锡粉、乙酰丙酮、二甲基甲酰胺与去离子水；二甲基甲酰胺的纯度为99.9％，锡粉的纯度为99.99％，乙酰丙酮的纯度为99.5％；一种钙钛矿太阳电池的制备方法：1)制备SnO₂电子传输层；2)制备钙钛矿层；3)制备空穴传输层；4)镀电极：使用蒸发镀膜机在空穴传输层表面蒸镀80nm厚、0.55mm长、宽0.3mm的金电极。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿太阳电池制备领域的制备方法，更确切地说，本发明涉及一种SnO₂电子传输层及钙钛矿太阳电池的制备方法。

背景技术

面对化石能源的日渐枯竭以及其在使用中对环境的污染,新型能源开发为人类文明可持续发展提供重要保障,太阳能光伏是其中最具有前景的方案。有机无机杂化的卤素钙钛矿材料在2009年首次被用于太阳能电池中,经过几年的发展光电转化效率从2009年的3.8％迅速攀升到目前报道的23.2％。

钙钛矿太阳电池主要是由电子传输层、钙钛矿吸光层和空穴传输层组成的，其中,电子传输层是钙钛矿太阳电池的重要组成部分,起到收集和传输光生电子同时阻挡空穴的作用,其性能是影响钙钛矿太阳电池光电转化效率的关键因素之一。目前在钙钛矿太阳电池中通常使用TiO₂(电子迁移率1cm2V-1s-1)作为电子传输材料，虽然能够获得较高的光电转化效率,但是其存在一个不可回避的缺点是在紫外光照下,器件性能迅速衰减,此不稳定性主要归咎于TiO₂表面分子氧的解吸附。另外为了获得高电导率和结晶度的致密TiO₂层，需要对致密TiO₂层进行高温处理(约450℃)，高温处理增加了工艺复杂度并且消耗能量，不利于钙钛矿太阳电池的规模生产。

针对以上TiO₂的缺点，目前已经探索并研究了多种电子传输材料。其中， SnO₂是TiO₂电子传输层的一种非常有前景的替代品，因为它具有比TiO₂更高的电子迁移率,以及高透明度(由于其具有3.5eV的宽带隙)，并且在紫外光照下器件性能保持稳定。传统的低温制备SnO₂电子传输层的方法是，在室温下将无水SnCl₂的乙醇溶液均匀滴加在掺杂氟的SnO₂透明导电玻璃上，通过旋涂的方法形成薄膜，在180℃下退火1小时形成SnO₂电子传输层。传统方法制备的SnO₂电子传输层,在旋涂钙钛矿层之前需要等离子体处理3分钟才能制备出效率相对较高的器件(16.92％)。本发明方法是用稀硝酸溶解锡粉，在室温下通过原位反应形成亚稳态的硝酸亚锡，加入乙酰丙酮做燃料，通过旋涂的方法形成薄膜，随后在150度下烧结100分钟，通过燃烧反应形成SnO₂电子传输层。采用本方法制备的SnO₂薄膜做电子传输层的钙钛矿太阳电池的光电转换效率可以达到 19.60％，相比采用传统方法制备的SnO₂薄膜做电子传输层的钙钛矿太阳电池效率有了明显的提升。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的在紫外光照下,器件性能迅速衰减与需要对致密TiO₂层进行高温处理(约450℃)的问题，提供了一种SnO₂电子层及钙钛矿太阳电池的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的一种SnO₂电子传输层的制备方法包括步骤如下：