[发明专利]一种无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括从下往上依次布置的透明导电基板、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和透明电极层，所述的透明电极层的材料为ITO、AZO或IZO，通过磁控溅射或电子束蒸发的方法沉积在空穴传输层上。

2.根据权利要求1所述的无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明导电基板为覆盖ITO、AZO、IZO或FTO薄膜的玻璃或塑料。

3.根据权利要求1所述的无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的电子传输层的材料为TiO₂、SnO₂、PCBM或ZnO。

4.根据权利要求3所述的无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的制备过程为：

将浓度为15～40mg/mL的SnO₂、TiO₂、PCBM或者ZnO前驱体溶液旋涂在ITO、AZO、IZO或FTO导电玻璃上，转速为3000～5000rpm，时间为30～60s；之后使用加热台加热玻璃到180～270℃并保温0.5～2h，然后用紫外臭氧处理5～15min。

5.根据权利要求1所述的无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿活性层由ABX₃型钙钛矿材料形成，其中，A选自Cs⁺、CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺或其混合物，B选自Pb₂⁺、Sn₂⁺或其混合物，X选自Br^-、I^-、Cl^-或其混合物。

6.根据权利要求5所述的无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿活性层的制备过程为：

将A、B和X按1:1～1.2:1～1.2的摩尔比溶解在DMF溶液中，浓度为1.25～1.6mol/ml；溶解后，将钙钛矿前驱体溶液滴在电子传输层上，在3000～5000rpm下旋涂，在第20～22s时滴加600～1000μL的乙醚；将旋涂好的钙钛矿薄膜放在100～120℃的加热台上热处理5～30min。

7.根据权利要求1所述的无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的空穴传输层为NiO、Cu₂O、CuO、CuSCN或CuI。

8.根据权利要求7所述的无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的制备过程为：

将20～60mg的NiO、Cu₂O、CuO、CuSCN或CuI溶解于1mL的乙硫醚溶剂中，在玻璃以3000～6000rpm旋转的同时滴加到玻璃上，继续旋转30～60s。

9.根据权利要求1所述的无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明电极层通过磁控溅射的方法沉积在空穴传输层上，沉积过程为：在0.1～1Pa的真空条件下，以20～60W的功率磁控溅射100～150nm的透明电极层材料在空穴传输层上。

10.一种无辅助层的半透明钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)透明导电基板的清洗：ITO、AZO、IZO或FTO导电玻璃依次在去离子水、洗洁精、丙酮、乙醇溶液中超声清洗5～10min，用氮气将导电玻璃吹干，使用紫外臭氧清洗机处理10～20min；

(2)电子传输层的制备：将浓度为15～40mg/mL的SnO₂、TiO₂、PCBM或者ZnO前驱体溶液旋涂在ITO、AZO、IZO或FTO导电玻璃上，转速为3000～5000rpm，时间为30～60s；之后使用加热台加热玻璃到180～270℃并保温0.5～2h，然后用紫外臭氧处理5～15min；

(3)钙钛矿活性层的制备：将A、B和X按1:1～1.2:1～1.2的的摩尔比溶解在DMF溶液中，浓度为1.25～1.6mol/ml；其中，A选自Cs+、CH3NH3+、CH(NH2)2+或其混合物，B选自Pb₂⁺、Sn₂⁺或其混合物，X选自Br^-、I^-、Cl^-或其混合物；

溶解后，将得到的钙钛矿前驱体溶液滴在电子传输层上，在3000～5000rpm下旋涂，在第20～22s时滴加600～1000μL的乙醚；将旋涂好的钙钛矿薄膜放在100～120℃的加热台上热处理5～30min；

(4)空穴传输层的制备：将20～60mg的NiO、Cu₂O、CuO、CuSCN或CuI溶解于1mL的乙硫醚溶剂中，在玻璃以3000～6000rpm旋转的同时滴加到玻璃上的钙钛矿薄膜上，继续旋转30～60s；

(5)透明电极的制备：在0.1～1Pa的真空条件下，以20～60W的功率磁控溅射100～150nm的ITO、AZO或IZO在上述空穴传输层上。