[发明专利]钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本申请涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和上电极层；所述电子传输层包括由钨和锌复合掺杂的形成的二氧化钛薄膜。其通过对电子传输层进行钨和锌的复合掺杂来提升电子传输性能，大大提升了钙钛矿太阳电池的各项性能。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于半导体器件领域。

背景技术

有机无机杂化钙钛矿材料由于具有低的激子束缚能，合适的禁带宽度，长的载流子扩散长度，高的光吸收系数和溶液加工性能，近几年来，越来越收到人们的关注。2009年以来，钙钛矿太阳能电池的效率从3.81％上升到24.2％，其效率几乎可以和商业化的单晶硅太阳能电池相媲美。人们普遍认为钙钛矿太阳能电池最有希望成为下一代商业化太阳能电池，但是在商业化之前，还有一些问题亟待解决，特别是钙钛矿太阳电池的稳定性。钙钛矿型太阳能电池是一种很有前景的光伏器件，其光电转换效率已经超过24％，但热不稳定性是阻碍其商业化的关键因素之一，此外还有光电转换效率和光电性能等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其通过对电子传输层进行钨和锌的复合掺杂来提升电子传输性能，大大提升了钙钛矿太阳电池的各项性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钙钛矿太阳能电池，其包括自下而上依次设置的基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和上电极层；所述电子传输层包括由钨和锌复合掺杂的形成的二氧化钛薄膜。

进一步地，所述钙钛矿太阳能电池还包括修饰层，所述修饰层设置在所述电子传输层和钙钛矿吸光层之间。

进一步地，所述修饰层为氧化镍层。

进一步地，所述基底包括透明玻璃层和下电极层，所述下电极层设置在所述透明玻璃层上。

进一步地，形成所述钙钛矿吸光层的材料包括Cs_0.05FA_0.81MA_0.14PbI_2.55Br_0.45。

进一步地，所述电子传输层的厚度为50-90mn；和/或，在所述电子传输层中，钨和锌的摩尔比为1:5～3:1。

本申请还提供一种所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：

S1、提供前驱体溶液，所述前驱体溶液中包括钨和锌复合掺杂的二氧化钛溶液；

S2、利用所述前驱体溶液，在所述基底上形成所述电子传输层；

S3、在所述电子传输层上依次制备钙钛矿吸光层、空穴传输层和上电极层。

进一步地，制备所述前驱体溶液的步骤包括：

在去离子水中加入TiCl₄，搅拌后，将WCl₆和ZnCl₂溶解于无水乙醇中，得到二氧化钛溶液，再将钨和锌掺入所述二氧化钛溶液中。

进一步地，在所述前驱体溶液中，钨和锌的摩尔比为1:5～3:1。

进一步地，步骤S3中，制备所述钙钛矿吸光层的步骤包括：

向DMSO和DMF的混合液中加入PbBr₂、PbI₂、MABr和FAI，搅拌得到第一溶液；

将CsI加入到DMSO溶液中，搅拌得到第二溶液；

将所述第二溶液加入到第一溶液中，搅拌得到钙钛矿前驱体溶液，再通过所述钙钛矿前驱体溶液在所述电子传输层上制备得到钙钛矿吸光层。