[发明专利]一种基于尿素或其衍生物添加剂的碳基介观钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于尿素或其衍生物添加剂的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将尿素或其衍生物与钙钛矿材料混合并加入到溶剂中制备钙钛矿前驱体溶液，所述尿素或其衍生物选自尿素、缩二脲、缩三脲、脒基硫脲、二硫代缩二脲、硫代氨基脲、1,3-二甲基脲、四甲基脲、脲醛、异丁叉二脲、丁烯叉二脲、尿囊素、苯基脲、苯甲酰脲、尿素聚醚、氨基磺酸、尿酐、尿唑、氰尿酸、异氰尿酸、ε-型铜酞菁、β-羟乙基脲、丙二酰缩脲、二甲脲中的一种以上；所述钙钛矿材料为有机无机杂化或全无机的金属卤化物钙钛矿材料，其通式为ABX₃，其中A为CH₃NH₃⁺、NH₂CH＝NH⁺、CH₃C(NH₂)₂⁺、Cs⁺、Rb⁺、K⁺、Na⁺、Li⁺中的一种以上，B为Pb²⁺、Sn²⁺、Ge²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺中的一种以上，X为F^－、Cl^－、Br^－、I^－、BF₄^－、SCN^－、PF₆^-、HCOO^-、CH₃COO^-(Ac^-)、TFSI^-、PO₄^3-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-中的一种以上；所述尿素或其衍生物的添加量相比于ABX₃钙钛矿材料中B的物质的量之比为(1～30)：100；

(2)首先在玻璃基底上制备透明电极层作为FTO导电玻璃，然后在透明电极层上沉积空穴阻挡层，再通过丝网印刷工艺依次制备电子传输层、绝缘间隔层和碳对电极层，其中，电子传输层、绝缘间隔层和碳对电极层构成三层介孔支架结构；

(3)将步骤(1)得到的钙钛矿前驱体溶液经过一步滴涂法滴涂在碳对电极层表面，静置0.5-30min后让其充分渗透到步骤(2)中制备得到的电子传输层、绝缘间隔层和碳对电极层构成的三层介孔支架结构中，最后将充分渗透钙钛矿前驱体溶液的三层介孔器件经50-120℃退火10min-4h，升温速率为1～10℃/min，制备得到碳基介观钙钛矿太阳能电池。

2.根据权利要求1所述基于尿素或其衍生物添加剂的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所使用的溶剂为γ-丁内酯、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲醇、乙醇、乙二醇甲醚、异丙醇、甲胺、甲胺乙醇、乙胺、乙腈、三乙胺、丙胺中的一种以上。

3.根据权利要求1或2所述基于尿素或其衍生物添加剂的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述尿素或其衍生物为缩二脲、尿素、脒基硫脲、硫代氨基脲；所述ABX₃钙钛矿材料中，A为CH₃NH₃⁺，B为Pb²⁺，X为I^－。

4.根据权利要求1或2所述基于尿素或其衍生物添加剂的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述穴阻挡层是通过喷雾热解法、浸泡法或旋涂法制备得到，所述空穴阻挡层为致密TiO₂，厚度为1-100nm。

5.根据权利要求1或2所述基于尿素或其衍生物添加剂的碳基介观钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述电子传输层、绝缘间隔层和碳对电极层通过丝网印刷工艺制备得到，电子传输层为TiO₂、SnO₂、ZnO中的一种以上，电子传输层的厚度为10-2000nm；所述绝缘间隔层为ZrO₂、Al₂O₃、MgO中的一种以上，绝缘间隔层的厚度为0.01-5μm；碳对电极层厚度为0.2-30μm。