[发明专利]一种具有双电子传输层和双空穴传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有双电子传输层和双空穴传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法；该电池相对于传统的钙钛矿太阳电池，包括两个电子传输层，相比单电子传输层，提高了电池的电压；又采用双空穴传输层，提高了电池的填充因子，由于内层空穴传输层对水分的阻隔，提高了电池的稳定性，整体上提高了全无机钙钛矿太阳电池的性能。制备方法为在空气中制备全无机钙钛矿太阳电池，在制备钙钛矿光吸收层时，采用热旋涂法，该方法可以使吸光层初步结晶，避免在结晶前氧化，并且退火时采用一步退火，进一步提高结晶速率，形成不与空气反应的吸光层薄膜。

【技术领域】

本发明属于薄膜太阳能技术领域，具体涉及一种具有双电子传输层和双空穴传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法。

【背景技术】

随着人类社会的发展，对能源的需求日益增长，传统能源将不再满足社会需求，目前，寻求新能源代替传统能源成为了社会发展的要求。太阳能以其可再生性和清洁性成为一种较为理想的能源，故而太阳能电池的发展和应用成为了人类社会发展新能源的重要途径。

钙钛矿型光伏材料作为一种新能源材料受到社会的关注。全无机钙钛矿太阳电池由于其优异的光热稳定性受到研究者的青睐，但其制备过程受氮气氛围限制，目前多在手套箱中组装电池，但手套箱价格昂贵，且所占空间较大，需要一个节约成本和空间的组装方法。此外，目前全无机钙钛矿太阳电池的空穴传输层和电子传输层大多采用单层的组装方法，用这种方法在空气中组装的稳定性和光电转换效率均得不到保证，未封装时在高湿度空气中钙钛矿薄膜极易发生相变，因此如何降低制备成本，且减少钙钛矿太阳电池在空气中制备过程时的相变，以提高光电转换效率为需要解决的问题。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有双电子传输层和双空穴传输层的钙钛矿太阳电池及其制备方法。通过该方法制备出的钙钛矿太阳电池光电转换效率高，制备过程无需在氮气环境中，能够降低制备成本。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种具有双电子传输层和双空穴传输层的钙钛矿太阳电池，包括从下到上依次堆叠的导电基底、第一电子传输层、第二电子传输层、钙钛矿光吸收层、第一空穴传输层、第二空穴传输层和金属电极。

本发明的进一步改进在于：

优选的，第一电子传输层为SnO₂；第二电子传输层为TiO₂。

优选的，钙钛矿光吸收层为CsPbX₃，所述X为卤素。

优选的，第一空穴传输层为PF2、PTAA或P3HT，第二空穴传输层为Spiro-OMeTAD。

一种具有双电子传输层和双空穴传输层的钙钛矿太阳电池制备方法，包括以下步骤：

步骤1，预处理导电基底；

步骤2，在预处理导电基底上制备第一电子传输层；在第一电子传输层上制备第二电子传输层；

步骤3，在第二电子传输层上通过旋涂法制备钙钛矿光吸收层，旋涂过程中始终对基底加热，将旋涂后得到的钙钛矿薄膜退火后制得钙钛矿光吸收层；

步骤4，在钙钛矿光吸收层上制备第一空穴传输层，在第一空穴传输层上制备第二空穴传输层；

步骤5，在第二空穴传输层上制备金属电极；

上述步骤均在大气环境中进行。

优选的，所述第一电子传输层为SnO₂，通过化学气相沉积法或高温蒸镀法制备；第二电子传输层为TiO₂，通过水热保温沉积法制备。