[发明专利]一种全无机P/N异质结硒化锑/钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种全无机P/N异质结硒化锑/钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池包括从下至上依次排列的FTO导电玻璃基底、二氧化钛(TiO₂)层、无机CsPbBrI₂钙钛矿层、硒化处理的Sb₂Se₃层以及金属对电极层。本发明对Sb₂Se₃进行硒化处理制备硒化处理的Sb₂Se₃层，将无机CsPbBrI₂钙钛矿层和硒化处理的Sb₂Se₃层复合为异质结，制备得到全无机P/N异质结硒化锑/钙钛矿太阳能电池。本发明所制备的太阳能电池的光电转换效率得到较大改善，并且具有良好的长期工作稳定性。

技术领域

本发明涉及一种全无机P/N异质结硒化锑/钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于材料合成和光电转换技术领域。

背景技术

近年来，无机铅卤钙钛矿材料因其吸光系数大、能带结构可调、制备方法简单、长载流子寿命以及高耐热稳定性等优点，成为光伏领域的研究热点之一。然而，目前无机钙钛矿太阳能电池的器件寿命并不能达到实际应用的要求(20年)，主要原因在于传统载流子传输层即空穴传输层多为亲水的有机物，如目前应用最为广泛的2,2',7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴，其亲水性会导致无机钙钛矿层的退化，从而使器件寿命大大缩短。为解决正式结构的钙钛矿太阳能电池中空穴传输层引起的性能稳定性差的问题，寻找能够有效提取和传输空穴的纯无机空穴传输层材料势在必行。

硒化锑(Sb₂Se₃)是一种廉价易得的无机化合物，其带隙约为1.2eV；Sb₂Se₃的微观结构为没有悬挂键的纳米带，也就自发的减少了载流子复合中心，其作为薄膜太阳能电池的光吸收层材料已有所报道。如，中国专利文献CN107871821A公开了一种以硒化锑作为导电材料的钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法，所述太阳能电池的结构从下至上依次为：透明导电衬底、n型掺铝氧化锌薄膜、钙钛矿活性层、p型硒化锑薄膜、金属电极。该发明掺铝氧化锌以及硒化锑薄膜能够阻止钙钛矿活性层的退化，提高钙钛矿薄膜太阳能电池的稳定性并延长其使用寿命，但该发明中所使用的钙钛矿为有机-无机杂化材料，存在易挥发、热稳定性差等问题，且其使用的硒化锑薄膜未进行任何优化处理，一方面本征p型较弱，另一方面表面空位缺陷可能成为载流子复合中心，导致器件性能较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种全无机P/N异质结硒化锑/钙钛矿太阳能电池及其制备方法。本发明以传统的钙钛矿太阳能电池的正式平板结构(FTO导电玻璃/致密TiO₂层/钙钛矿层/有机空穴传输层/银对电极)为基础，利用Sb₂Se₃替换有机空穴传输层，将Sb₂Se₃进行硒化处理，并将无机钙钛矿CsPbBrI₂与硒化处理的Sb₂Se₃复合为异质结，制备结构为FTO导电玻璃/致密TiO₂层/CsPbBrI₂/硒化处理的Sb₂Se₃/银对电极的太阳能电池。本发明所制备的太阳能电池的光电转换效率得到较大改善，并且具有良好的长期工作稳定性。

一种全无机P/N异质结硒化锑/钙钛矿太阳能电池，包括从下至上依次排列的FTO导电玻璃基底、二氧化钛(TiO₂)层、无机CsPbBrI₂钙钛矿层、硒化处理的Sb₂Se₃层以及金属对电极层。

根据本发明，FTO导电玻璃为氟掺杂氧化锡导电玻璃；优选的，所述FTO导电玻璃基底的厚度为140-160nm。

根据本发明优选的，所述二氧化钛层的厚度为20-30nm。