[发明专利]一种新型电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明属于半导体器件技术领域，具体地涉及一种新型电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括：(1)将导电玻璃清洗后，用等离子清洗机处理，得到预处理后的导电玻璃基片；(2)采用高能球磨法制备GaN纳米材料，然后在导电玻璃基片上旋涂GaN分散液，转移至加热台制备出GaN电子传输层；(3)在GaN电子传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液，旋涂结束后迅速转移至预热的加热台上制得钙钛矿层；(4)在钙钛矿光吸收层上旋涂空穴传输层；(5)将电极蒸镀到所述制备的空穴传输层上，完成钙钛矿太阳能电池制备。本发明使用GaN纳米材料作为电子传输层，能够改善太阳能电池电子传输效率，降低复合速率，从而显著提高器件的光电转换效率和稳定性。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体地涉及一种新型电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能被认为是一种清洁安全、取之不尽的理想的可再生能源，正受到越来越多的关注。在此背景下开发新型高效率低成本太阳能电池引起了各国研究者的巨大兴趣。钙钛矿太阳能电池自2009年首次被提出以来迅速成为全球的研究热点，其兼具低成本、可溶液加工和优异的光电转换性能等优势在国际上倍受关注。

钙钛矿太阳能电池一般由导电玻璃基底、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和金属电极组成。其中电子传输层对于加速电子从钙钛矿层到透明电极的提取、传输和收集以及抑制不利界面电荷复合至关重要，因此电子传输层是提高太阳能电池效率的关键因素之一。目前研究中应用最多的电子传输层材料是TiO₂。TiO₂与钙钛矿材料能带匹配且具有高的透过率，因此在高效钙钛矿太阳能电池里被广泛应用，但TiO₂电子迁移率偏低，同时基于多孔TiO₂的钙钛矿太阳能电池对紫外光比较敏感，从而导致电池不稳定，性能迅速衰减。因此为进一步优化电池结构，提高电池效率，开发和研究新的具有合适能级结构，电子迁移率高、稳定性好、缺陷密度低的电子传输层材料就成为了制备高效率钙钛矿太阳能电池的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，以解决现有钙钛矿太阳能电池电子传输层电子迁移率低、稳定性差、缺陷密度高等问题，能够获得高稳定性、高能量转化效率的钙钛矿太阳能电池。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种新型电子传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

(1)将导电玻璃清洗后，用等离子清洗机处理，最后得到预处理后的导电玻璃基片；

(2)在导电玻璃基片上旋涂GaN分散液，然后转移至加热台上，制备出GaN电子传输层；

(3)在所述GaN电子传输层上旋涂钙钛矿前驱体溶液，旋涂结束后迅速转移至预热的加热台上制得钙钛矿光吸收层；

(4)在所述钙钛矿光吸收层上旋涂空穴传输层；

(5)通过电极蒸镀仪将电极蒸镀到所述空穴传输层上，完成钙钛矿太阳能电池制备。

进一步的，所述步骤(1)中导电玻璃是氧化铟锡(ITO)或氟掺杂氧化锡(FTO)透明导电玻璃。

进一步的，所述步骤(2)中GaN分散液的制备包括以下步骤：将粒径为60-150μm的GaN粉料、去离子水及球磨介质按照10-30：1：1比例加入球磨罐中，使用高能球磨机在800-1100r/min超高转速下球磨20-30h，取出后放入80℃烘箱中烘干得到粒径为60-120nm的GaN纳米材料，将GaN材料按质量比为0.2-0.3分散于无水乙醇中，超声1-3h，得GaN分散液。

进一步的，所述步骤(2)中旋涂速度是3000-5000r/min。

进一步的，所述步骤(2)中加热台温度为150-250℃，保温时间20-40min。