[发明专利]钙钛矿电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种钙钛矿电池及其制备方法，包括：含掺杂Be的电子传输层，所述电子传输层的材料包括SnO₂，通过在SnO₂中掺杂Be元素，得到钙钛矿电池的电子传输层的光学带隙提高，光学损失减小，增加进入钙钛矿吸收层的光子密度，增加载流子密度，使电池短路电流密度增加。由于其SnO₂薄膜较低的导带底位置，会造成电子和空穴在钙钛矿和SnO₂界面处较大的复合，而SnO₂中掺杂Be元素之后，有利于提高SnO₂薄膜电子传输层的光学带隙范围，提高导带底位置，从而减小电子和空穴在钙钛矿吸收层和SnO₂薄膜电子传输层界面处的复合，增加电池填充因子，从而提高钙钛矿太阳电池的光电转化效率。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳电池由于其制备简单、投资成本低、效率高等诸多优点，被认为是最具潜力的下一代光伏电池。目前，有的实验室研究的钙钛矿太阳电池转换效率已经达到23.7％，但是与钙钛矿太阳电池理论转换效率依然有不小的差距。提高钙钛矿太阳电池的转换效率有很多种途径，一是调整钙钛矿电池的各层的材料成分，研发性能更加优良的材料替代现有钙钛矿电池各层材料；二是优化钙钛矿电池各层间的界面来减小载流子的在界面处复合。

钙钛矿型太阳电池通常采用TiO₂材料作为无机电子传输层，无论多孔还是平面结构都已获得22％以上的转换效率。通常TiO₂电子传输层结构需要两层结构，一层为致密的TiO₂层，一层为介孔结构的TiO₂层，两层都需要高达500℃温度烧结制备。SnO₂作为新开发的可替代TiO2的电子传输层材料，由于其可在低温下制备的特点使其具有比TiO₂更大的潜力。ZnO由于其较高的迁移率，在其他太阳电池中被广泛地用作电子传输层材料，但由于钙钛矿在ZnO薄膜上较易分解的特性，需要结合SnO₂等材料使用。

SnO₂薄膜由于其较低的导带底位置，会造成电子和空穴在钙钛矿和SnO₂界面处较大的复合，且SnO₂的带隙较窄，作为吸光面的电子传输层会造成较大的光学损失。因此，设法增加SnO₂的光学带隙、调高SnO₂材料的导带底位置将是提高钙钛矿电池转换效率的有效途径。

发明内容

本发明实施例的目的在于，提供一种钙钛矿电池及其制备方法，用于解决现有技术中由于SnO₂薄膜较低的导带底位置，从而造成电子和空穴在钙钛矿和SnO₂界面处较大的复合，且SnO₂薄膜的光学带隙较窄，作为吸光面的电子传输层会造成较大的光学损失问题。

为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种钙钛矿电池，包括：

电子传输层，所述电子传输层掺杂Be。

本方案中采用在钙钛矿电池中的电子传输层掺杂Be，可调节电子传输层的光学带隙大小，减小光学损失，从而增加进入钙钛矿吸收层的光子密度，增加载流子密度，使电池短路电流密度增加。

可选的，所述电子传输层的材料包括SnO₂。

可选的，所述SnO₂与所述Be的摩尔比为1：0.09-1：0.01。

可选的，所述电子传输层的厚度为30nm-100nm。

根据本发明的一种具体实施方式，提供了一种钙钛矿电池，包括：

衬底；