[发明专利]一种高效稳定钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明属于光电功能材料技术领域，具体涉及一种高效稳定钙钛矿太阳能电池及其制备方法。该电池包括依次堆叠的导电玻璃衬底、电子传输层、介孔层、钙钛矿吸收层、中间接触层和碳电极，钙钛矿吸收层为CsPbI₃钙钛矿吸收层，中间接触层为PEA₂PbI₄中间接触层。该电池的制备方法为：通过旋涂法和高温退火法依次堆叠制备导电玻璃衬底、电子传输层、介孔层、钙钛矿吸收层、中间接触层和碳电极。本发明的钙钛矿太阳能电池改善了钙钛矿吸收层和碳电极的界面接触，提高了填充因子、光电转换效率等光电性能以及稳定性。

技术领域

本发明属于光电功能材料技术领域，具体涉及一种高效稳定钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体器件，只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。在所有的太阳能电池材料中，钙钛矿电池材料是发展前景最好的一种。钙钛矿是一类氧化物的统称，化学通式为ABO₃，在钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿材料主要被用于吸光层，具有禁带宽度可调、电子空穴扩散浓度较长、对缺陷良好的包容性、吸光系数高等优点，使得其在现代社会飞速发展，因此如何完善钙钛矿太阳能电池的光电转换效率以及稳定性等性能也备受各领域的广泛关注。

典型的钙钛矿太阳能电池结构为依次堆叠的FTO/ITO导电玻璃、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、贵金属电极，常用的贵金属电极为金和银，具有很大的材料成本，因此现有人提出使用碳电极替代空穴传输层和贵金属电极，也能取得较高的光电转换效率。但是由于没有空穴传输材料，容易造成电子输运材料与对电极相接触，造成漏电，钙钛矿层与碳电极之间界面接触较差，电池的光电转换效率相对一般，还有待发展，并且其在某些环境下的稳定性也不够优异，同样有待提高。

发明内容

为了解决钙钛矿层与碳电极之间界面接触较差的问题，本发明提供了一种高效稳定钙钛矿太阳能电池，在钙钛矿吸收层和碳电极之间添加了PEA₂PbI₄中间接触层，改善了钙钛矿太阳能电池的光电性能和稳定性。

本发明提供的高效稳定钙钛矿太阳能电池，包括依次堆叠的导电玻璃衬底、电子传输层、介孔层、钙钛矿吸收层、中间接触层和碳电极，所述钙钛矿吸收层为CsPbI₃钙钛矿吸收层，所述中间接触层为PEA₂PbI₄中间接触层。

进一步的，所述介孔层为双介孔TiO₂和ZrO₂层，所述钙钛矿吸收层掺有钾离子。

上述高效稳定钙钛矿太阳能电池的制备方法包括如下步骤：

(1)将FTO导电玻璃清洗吹干后，进行紫外臭氧处理，处理完成后，在FTO导电玻璃上旋涂二氧化钛浆料，高温退火，形成二氧化钛致密层；

(2)在二氧化钛致密层上旋涂二氧化钛纳米颗粒浆料，高温退火，形成二氧化钛介孔层；

(3)在二氧化钛介孔层上旋涂二氧化锆浆料，高温退火，形成二氧化锆介孔层；

(4)配置钙钛矿前驱体溶液：将CsI、PbI₂、KI溶解到DMF和DMSO的混合液中，搅拌混匀；

(5)将钙钛矿前驱体溶液旋涂在二氧化锆介孔层上，高温退火，形成CsPbI₃钙钛矿吸收层；

(6)配置PEAI溶液，旋涂于CsPbI₃钙钛矿吸收层上，高温退火，PEAI与CsPbI₃钙钛矿吸收层表面残余的PbI₂反应，形成PEA₂PbI₄中间接触层；