[发明专利]钙钛矿电池的电子传输层及其制备方法、钙钛矿电池

说明书

本发明公开了一种钙钛矿电池的电子传输层及其制备方法、钙钛矿电池，属于太阳能电池制备及生产技术领域，方法包括将有机胶体稀释液旋涂于玻璃基底上，软烘后高温热解得到透明碳薄膜电极；将受体分子重氮盐溶于无水乙腈中，得到受体分子重氮盐的乙腈溶液；将透明碳薄膜电极置入受体分子重氮盐的乙腈溶液中并进行电化学反应，透明碳薄膜电极表面形成致密分子层即电子传输层。本发明采用有机胶体热解得到透明碳薄膜电极，碳电极具有超高表面平整度，基于该碳电极通过重氮盐电化学还原法制备致密受体分子层作为电子传输层，受体分子与碳电极通过共价键结合，稳定性强，不易分解。

技术领域

本发明涉及太阳能电池制备及生产技术领域，尤其涉及一种钙钛矿电池的电子传输层及其制备方法、钙钛矿电池。

背景技术

人类早已发现社会的不断发展对能源的需求，与有限的传统化石能源间的矛盾愈加突出。此外，过度依赖于化石资源的能源结构也给生存环境带来大气污染、全球变暖等诸多问题。太阳能作为一种永不枯竭的清洁能源，受到国内外机构、企业广泛研究关注。太阳能的利用方面除了光热转化之外，光电转化是另一主要形式，其中太阳能电池是主要元件。太阳能电池经历了第一代硅基电池和第二代多元化合物薄膜电池后，衍生出以钙钛矿为代表的第三代新型太阳能电池。此类电池因容易加工、材料广泛、柔性制备而备受瞩目。在光电转化效率方面，钙钛矿电池也从最初的3.8％提升到了NREL认证的22.1％。

钙钛矿太阳能电池主要是通过光吸收材料受能量大于其带隙的光子激发产生激子，有效的分离电子、空穴，从而产生光伏效应。可见电荷传输层对电池器件效率和稳定性的改善起到至关重要的作用。目前常用的电子传输层材料有TiO2，ZnO，SnO2等金属氧化物。但其在溶液法长晶过程中，形貌、致密度易受工艺环境影响，且在后续钙钛矿材料的热处理过程中稳定性差，易造成钙钛矿材料的分解，使得相应的电池制备成品率差、电池寿命短等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中TiO2、ZnO、SnO2等金属氧化物作为电子传输层材料在后续热处理过程中稳定性差，易造成钙钛矿材料的分解，使得相应的电池制备成品率差、电池寿命短的问题，提供了一种钙钛矿电池的电子传输层及其制备方法、钙钛矿电池。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种钙钛矿电池的电子传输层制备方法，所述方法包括：

将有机胶体稀释液旋涂于玻璃基底上，软烘后高温热解得到透明碳薄膜电极；

将受体分子重氮盐溶于无水乙腈中，得到受体分子重氮盐的乙腈溶液；

将透明碳薄膜电极置入受体分子重氮盐的乙腈溶液中并进行电化学反应，透明碳薄膜电极表面形成致密分子层即电子传输层。

作为一选项，所述有机胶体采用MEGSPOSI SPR220 i-LINE系列光刻胶，旋涂厚度为1～5μm。

作为一选项，所述有机胶体稀释液的稀释浓度为10％～30％；进一步地，有机胶体稀释液旋涂转速为3000～6000rpm。

作为一选项，所述热解温度为600～1100℃，热解时间为0.5～1.5h。

作为一选项，所述透明碳薄膜电极的厚度为10～100nm；进一步地，透明碳薄膜电极SP³/SP²为0.2～0.45，透明碳薄膜电极O/C为2％～5％。

作为一选项，所述受体分子为正己基萘二酰亚胺或3,4,9,10-苝四酸二酐；进一步地，受体分子的厚度为5～30nm。

作为一选项，所述受体分子重氮盐的乙腈溶液中受体分子重氮盐浓度0.5mM～1mM。

作为一选项，所述电化学反应采用循环伏安法进行扫描，扫描范围0.4～(-0.4)Vvs.Ag/Ag⁺；进一步地，扫描速率0.1～0.5V/s。