[发明专利]高效钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法，将经UV处理后的FTO玻璃浸入Sn⁴⁺稀释液中并密封，在鼓风干燥箱中加热至产生明显的丁达尔效应，用流水充分冷却后取出清洗，退火处理得到SnO₂电子传输层；所述Sn⁴⁺稀释液按以下方法制备而来：无水SnCl₄与去离子水按体积比例3:7混合，在0‑5℃搅拌12‑24h，所得混合溶液用去离子水稀释18‑20倍；按照100mL稀释液加入180‑1020mg NH₄Cl，再加入适量HCl，冷藏备用；本发明在Sn⁴⁺稀释液中掺杂NH₄Cl，加入HCl控制水解速度等方式，获得了颗粒较小且均匀的SnO₂颗粒，提高了SnO₂薄膜的质量，提高电子传输层的导电性，并增强SnO₂/Perovskite界面电荷的提取和运输，减少界面非辐射复合，提高钙钛矿光伏器件的光电转换效率并减小迟滞。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种高效钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法。

背景技术

在过去的几年中，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(PSC)取得了飞速发展，光电转换效率(PCE)的不断提高使其有潜力与目前在光伏电池中占主导地位的硅太阳能电池竞争。作为最有前途的光伏技术之一，钙钛矿太阳能电池与其他同类产品相比具有独特的优势，例如易于制造、低的生产成本以及与柔性电子产品的兼容性等。

钙钛矿太阳能电池的性能在很大程度上受器件结构、钙钛矿活性层材料、电荷传输层和界面的影响，这些也是目前研究最广泛的领域。当前，从器件结构的角度来看，钙钛矿太阳能电池主要可以分为两类，即常规类型(n-i-p)和倒置类型(p-i-n)。在上述两种结构中，钙钛矿吸收层被电荷传输层夹在中间，形成一个三明治结构。其中，常规类型(n-i-p)是钙钛矿太阳能电池的先驱，许多专家学者致力于提高其PCE和长期稳定性。

在常规型钙钛矿太阳能电池中，通常选择具有n型半导体特性的金属氧化物作为电子传输层(ETL)材料，如TiO₂、SnO₂、ZnO等。

到目前为止，在光电转换效率方面，基于SnO₂的钙钛矿太阳能电池超越25％，达到基于TiO₂的记录效率，并且器件的稳定性也得到了极大的提高。除钙钛矿吸收层外，性能方面的改进主要得益于对SnO₂电子层光电性能的优化，例如电导率、功函数、缺陷密度以及所涉及的界面。

氧化锡作为ETL不仅与钙钛矿有合适的能级匹配，且具有低温合成的优势。在各种沉积方法中，基于SnO₂纳米颗粒制备的ETLs表现出了最好的性能。然后，基于SnO₂纳米颗粒制备的PSCs仍表现出相对较低的电致发光外量子效率(EQE)值，以及较高的开路电压(V_OC)缺陷。因此，开发最小化ETL/钙钛矿界面上的光电压损失，从而最小化V_OC损耗的策略是至关重要的。

发明内容

本发明目的在于提供一种高效钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法，利用化学浴沉积法一步制备氮掺杂氧化锡薄膜作为电子传输层，基于此制备的钙钛矿太阳能电池具有更小的开路电压损耗和更高的光电转换效率，以及更好的光照稳定性。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种高效钙钛矿太阳能电池电子传输层的制备方法，包括以下步骤：

将经UV处理后的FTO玻璃浸入Sn⁴⁺稀释液中并密封，在鼓风干燥箱中加热至产生明显的丁达尔效应，用流水充分冷却后取出清洗，退火处理得到SnO₂电子传输层。

按上述方案，所述Sn⁴⁺稀释液按以下方法制备而来：