[发明专利]一种反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法

说明书

本发明公开一种反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层，包括尺寸为0.5～5μmsupgt;2/supgt;的金红石相二氧化钛纳米片，所述金红石相二氧化钛纳米片涂覆在钙钛矿光吸收层上，从而在所述钙钛矿光吸收层上形成厚度为15～25nm的所述反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层。本发明还公开了一种反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法，以Tisubgt;3/subgt;AlCsubgt;2/subgt;MXene粉体为原料，经过刻蚀、剥离和氧化制备出金红石相二氧化钛纳米片，在较低温度下即能构建超薄的电子传输层。本发明一种反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层，具有优异的电子提取和传输性能，同时可以大幅降低甚至消除电子传输层材料对钙钛矿光吸收层在紫外光照射下的分解作用，从而有望制备出稳定高效的反式结构钙钛矿太阳能电池。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及的是一种反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是一种新型太阳能电池，以有机-无机杂化或全无机钙钛矿为光吸收材料，与宽禁带半导体氧化物电子传输材料以及有机小分子、导电聚合物或无机空穴传输材料构成太阳能电池。钙钛矿太阳能电池具有低成本、制备工艺简单、光电转换效率高等特点，因此具有良好的应用前景，有望替代现有的高成本太阳能电池。

常见的钙钛矿太阳能电池的结构为透明导电基板/电子传输层/钙钛矿层/空穴传输层/金属电极，反式结构钙钛矿太阳能电池则是将空穴传输层置于透明导电基板上，电子传输层置于钙钛矿层上，即为透明导电基板/空穴传输层/钙钛矿层/电子传输层/金属电极的结构。反式结构钙钛矿太阳能电池的电子传输层一般用富勒烯(C60或C70)衍生物，其价格较为昂贵，且无法阻断钙钛矿层碘离子迁移引起的金属电极腐蚀，导致电池的长期稳定性较差。无机电子传输层具有优异的电子传输性能、良好的稳定性和阻隔离子迁移能力，但高性能的无机电子传输层一般需要高温热处理，不适合在钙钛矿层上制备。另外，传统的高性能宽禁带半导体氧化物电子传输材料如锐钛矿相二氧化钛纳米材料具有光催化活性，在紫外光照射下会诱发钙钛矿光吸收层的分解，使太阳能电池的长期稳定性大幅下降。

因此，开发一种具有优异的电子提取和传输性能且光催化活性低甚至无光催化活性的新型电子传输层是制备稳定高效的反式结构钙钛矿太阳能电池及其走向实用化的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层，具有优异的电子提取和传输性能，同时可以大幅降低甚至消除电子传输层材料对钙钛矿光吸收层在紫外光照射下的分解作用，从而有望制备出稳定高效的反式结构钙钛矿太阳能电池。

本发明的目的还在于提供一种反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法，能实现直接在钙钛矿光吸收层上的低温制备，从而获得上述反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种反式结构钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、先将10～20g、200～400目的Ti₃AlC₂ MXene粉体加入到100～200mL、5～6mol/L由LiF和HCl组成的等摩尔浓度的混合溶液中，在4000～8000转/分钟的转速下搅拌12～36小时，得到混合悬浮液A；

步骤2、然后将步骤1得到的混合悬浮液A在5000～8000转/分钟的转速下离心5～10分钟，收集下层的固体分离物，并用去离子水清洗后再在5000～8000转/分钟的转速下离心5～10分钟，重复操作3～5次至离心后的上清液的pH值为7，再次收集下层的固体分离物，于60～80℃下烘干，获得多层Ti₃C₂粉体；