[发明专利]具有双层钙钛矿光活性层的太阳能电池的制备方法及结构

说明书

本发明涉及一种具有双层钙钛矿光活性层的太阳能电池的制备方法及结构，本制备方法包括：对第一FTO衬底预处理得到第二FTO衬底；在第二FTO衬底的部分上表面旋涂TiO₂溶液得到TiO₂电子传输层；在TiO₂电子传输层的上表面旋涂PbBr₂溶液得到PbBr₂层；在PbBr₂层的上表面旋涂PMMA溶液得到PMMA超薄隔阻层；在PMMA超薄隔阻层的上表面旋涂PbCl₂溶液得到第一基底；对第一基底进行加热得到第二基底；在第二基底的上表面旋涂CsBr溶液得到第三基底；在第三基底的上表面淀积碳浆得到阳极碳电极，以制备具有双层钙钛矿光活性层的太阳能电池。本太阳能电池中的CsPbBr₃层和CsPbBrCl₂层具有不同的禁带宽度，可提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，极大的抑制了光生载流子间的复合，有利于载流子的提取和传输。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种具有双层钙钛矿光活性层的太阳能电池的制备方法及结构。

背景技术

钙钛矿太阳能电池利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。有机金属卤化物钙钛矿的优点显著，具有带隙可调、载流子扩散长度长、迁移率高、缺陷密度低等诸多优异的光、电学性质，这使得钙钛矿太阳能电池具有同硅基太阳能电池相当的效率，此外由于其光电转换效率高、制备工艺简单且成本低廉等潜在优势，使其成为了近年来光电器件研究领域的热点。

目前，由于有机-无机杂化铅卤钙钛矿包含有易挥发、亲水性的有机阳离子组份，使得它们在高温、高湿或者持续光照条件下易于分解而退化。因此，在高温、高湿或者持续光照等极端条件下，有机-无机杂化铅卤钙钛矿太阳能电池在可靠性差的问题难以避免，另一方面，大多数钙钛矿光伏器件包含有机的电荷传输层和金属电极，前者自身就有稳定性差的问题。加之，器件金属电极中的原子倾向于扩散至有机-无机杂化铅卤钙钛矿薄膜/电荷传输层界面，与薄膜中的卤素发生化学反应，进一步加剧了器件的衰退。

然而，碳基CsPbBr3-xClx无机钙钛矿太阳能电池完全避免了使用稳定性较差的有机-无机杂化铅卤钙钛矿材料、有机电荷传输材料以及金属电极，因而成为克服钙钛矿光伏器件所面临的可靠性问题的重要途径之一，同时，由于采用了廉价的碳电极取代了金属电极和有机电荷传输层，器件的制造成本得到了进一步的降低。碳基CsPbBr3-xClx无机钙钛矿光活性层通常采用一步溶液旋涂法或两步旋涂法来制备，但是，单层的光活性层对光谱利用范围有限，限制了器件的光电转换效率，光生电流随之减小，光活性层与碳电极的界面能级不匹配，界面处形成较多的缺陷，使得载流子的提取和传输受限，极易导致光生载流子的复合，较多的缺陷还也会一定程度上影响钙钛矿对于水和氧的稳定性，使得其性能发生严重的退化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有双层钙钛矿光活性层的太阳能电池的制备方法及结构。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个实施例提供了一种具有双层钙钛矿光活性层的太阳能电池的制备方法，包括：

对第一FTO衬底进行预处理得到第二FTO衬底；

在所述第二FTO衬底的部分上表面旋涂TiO₂溶液得到TiO₂电子传输层；

在所述TiO₂电子传输层的上表面旋涂PbBr₂溶液得到PbBr₂层；

在所述PbBr₂层的上表面旋涂PMMA溶液得到PMMA超薄隔阻层；