[发明专利]一种全无机钙钛矿太阳能电池的缺陷消除方法

说明书

本发明公开了一种全无机钙钛矿太阳能电池的缺陷消除方法，其中无机钙钛矿太阳能电池的制备过程主要为：采用化学浴沉积在玻璃导电基底上沉积电子传输层；采用分步热蒸镀法将前驱体薄膜沉积到基底上；将前驱体薄膜放入马弗炉中进行两步热处理得到钙钛矿吸光层；采用丝网印刷直接在得到的钙钛矿薄膜表面印刷顶电极。本发明采用两步热处理技术制备热蒸镀的无机钙钛矿薄膜，先通过特定温度使前驱体薄膜反应生成无机钙钛矿，再以一个较低的温度进行二次热处理，从而得到致密无孔洞、缺陷密度低的钙钛矿薄膜。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，特别是一种全无机钙钛矿太阳能电池的缺陷消除方法。

背景技术

在过去的十年间，钙钛矿太阳能电池效率飞速增长，早已突破了20%，十分接近单晶硅电池的最高效率。然而，传统有机-无机杂化钙钛矿由于其中有机阳离子的易挥发性与吸湿性，化学性质十分不稳定，尤其是在高温环境中。一种有效的提升钙钛矿太阳能电池稳定性的方法就是用无机元素代替钙钛矿组分中的有机基团，这也是近期许多研究人员逐渐把重心转移到了全无机钙钛矿太阳能电池上的原因。

目前绝大部分无机钙钛矿太阳能电池的制备还停留在实验室中常用的旋涂法，为了其推动产业化进程，需要开发能够连续制备大面积钙钛矿薄膜的工艺（如热蒸镀），以实现工业化生产。然而热蒸镀制备的无机钙钛矿薄膜是由前驱体薄膜经过一个全固相反应烧结得到，这会导致钙钛矿晶粒内部产生作为烧结反应推动力之一的各类缺陷，同时无机钙钛矿较高的反应温度也加大了制备致密平整钙钛矿薄膜的难度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种简单易行的方案，旨在消除热蒸镀无机钙钛矿薄膜孔洞的同时减少晶粒内部缺陷，从而提升太阳能电池器件的性能。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种全无机钙钛矿太阳能电池的缺陷消除方法，包括以下步骤：

（1）采用化学浴沉积在导电玻璃基底上制备电子传输层；

（2）采用分步蒸镀法制备钙钛矿吸光层，然后在马弗炉内进行热处理；

（3）将顶电极印刷到步骤（2）所得的钙钛矿吸光层上。

作为本发明的进一步改进，步骤1所述的玻璃导电基底为掺氟氧化锡玻璃、掺锑氧化锡玻璃、掺锡氧化铟玻璃或掺钨氧化铟玻璃中的任意一种。

作为本发明的进一步改进，步骤（1）所述的电子传输层为TiO₂。

作为本发明的进一步改进，步骤（2）所述钙钛矿吸光层为热蒸镀无机钙钛矿。

作为本发明的进一步改进，步骤（2）所述的热处理过程为两步热处理。

作为本发明的进一步改进，步骤（3）所述的顶电极为碳电极。

作为本发明的进一步改进，所述两步热处理包括:待步骤（2）的导电玻璃冷却至室温，进行紫外臭氧处理，随后取适量溴化铯和溴化铅到各自的蒸发舟内，待蒸镀仪抽好真空后，先后蒸镀230nm的溴化铯与330nm的溴化铅到基底，随后置于马弗炉内进行热处理，程序为从室温以15℃/min的速率升到320℃并保温20min。

本发明的有益效果

相对于现有技术，本发明所述的无机钙钛矿薄膜的制备方法具有以下优势：

1、本发明的无机钙钛矿薄膜采用全气相沉积，相比于溶液法更容易实现大面积连续生产，大大提升了电池器件的应用前景。

2、本发明在热蒸镀的基础上采用两步热处理技术，操作简单易于重复，从而得到性能优异的无机钙钛矿薄膜。

附图说明

图1：本发明钙钛矿太阳能电池的结构示意图；

图2：实例1与实例2制备的钙钛矿薄膜的扫描电镜图；