[发明专利]一种复合电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合电子传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，依次在处理好的FTO导电玻璃衬底上制备复合电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和电极，得到钙钛矿太阳能电池。本发明在SnO₂前驱体溶液中掺入C₃N₄来改善能带结构和钝化电荷缺陷，提高了载流子在界面处的分离能力和电子传输能力，相比较SnO₂/ALD‑TiO₂电子传输层，本发明钙钛矿太阳电池电池的开路电压得到了提升，从而提升了光电转换效率。

技术领域

本发明属于钙钛矿光伏技术领域，具体涉及到一种新型复合电子传输层， 可以增强钙钛矿太阳能电池的载流子分离和电子传输。

背景技术

在过去的十年时间里，钙钛矿太阳电池取得了飞速进展，有机-无机杂化钙 钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8％提升到了25.2％，基本和业界常用的硅 基太阳能电池的最高效率持平，同时因其较长的载流子扩散长度、带隙可调节、 制备工艺简单等诸多优点，引起了光伏器件领域的研究热潮。在卤化物钙钛矿 太阳电池中，电子传输层起着电荷分离、电子传输和阻挡空穴的作用，也会影 响钙钛矿薄膜的微观结构。目前，TiO₂是在钙钛矿太阳电池中最广泛使用的电 子传输材料，SnO₂、ZnO和Zn₂SnO₄等材料被证明在钙钛矿太阳电池中也是可 以作为电子传输层的。由于SnO₂出色的电荷提取能力、高载流子迁移率、优异 的透光率、低温可加工性和适合的能带结构，因此大多数杂化卤化物钙钛矿太 阳电池中都是用SnO₂作电子传输层。基于此情况，一些研究工作也将SnO₂电 子传输层引入全无机钙钛矿太阳电池，与TiO₂电子传输层相比，制备在SnO₂电子传输层上的电池表现出较差的性能，尤其是光电转换效率和开路电压比较 低。一般而言，电荷载流子的辐射复合和非辐射复合可能会使钙钛矿太阳电池 的开路电压降低。前者主要发生在光吸收薄膜中，而后者主要由电池的界面能 带结构失配造成。因此，改善光吸收薄膜的质量并促进界面能带对准来提高开 路电压和转换效率，提升钙钛矿太阳电池的性能，通过这两种途径来协同提升电池的性能是一个巨大的挑战。因此，寻求合适和简单的方法改性SnO₂电子传 输层，对进一步优化钙钛矿电池性能和稳定性，推进其商业化进程非常重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是SnO₂电子传输层与钙钛矿光吸收层之间的界面 和能带失配问题，提供了一种基于新型复合电子传输层钙钛矿太阳能电池的制 备方法，本发明制备的钙钛矿太阳电池电池的开路电压得到了提升，从而提升 了光电转换效率。

为达到上述目的，本发明是通过下述方案来实现的。

本发明一种复合电子传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，清洗导电玻璃衬底：将导电玻璃衬底超声清洗；

步骤2，将清洗过的导电玻璃衬底放在UV-zone中处理；

步骤3，制备复合电子传输层：

1)按照质量比1：1将SnO₂、C₃N₄和去离子水混合分散搅拌均匀，获得SnO₂和C₃N₄混合前驱体溶液；

2)将SnO₂和C₃N₄混合前驱体旋涂在处理好的FTO导电玻璃衬底上，退火， 得到致密的SnO₂和C₃N₄混合层；