[发明专利]钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了钙钛矿太阳能电池及其制备方法。钙钛矿太阳能电池包括导电玻璃，导电玻璃包括玻璃基板和设置在玻璃基板表面的非金属电极；钙钛矿吸光层，钙钛矿吸光层设置在非金属电极远离玻璃基板的一侧；第一电子传输层，第一电子传输层设置在钙钛矿吸光层远离导电玻璃的一侧；金属电极，金属电极设置在第一电子传输层远离导电玻璃的一侧；第一电子传输层的材质为掺杂有金属元素的金属氧化物，金属氧化物包括SnO₂、WO₃、TiO₂、ZnO、ZTO、MZO、Nb₂O₅中的至少之一，金属元素包括W、Mo、Nb、Mn、Y中的至少之一。在金属氧化物中掺杂金属元素，可有效提高电子传输层的电子迁移率，有效降低迟滞，提高电池的光电转换效率和稳定性。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，具体地，涉及钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

由于钙钛矿具有较低的结合能、1.2eV-1.6eV可调节的直接带隙、较长的载流子寿命、较长的扩散长度，钙钛矿成为包括太阳能电池的光电器件中备受关注的材料。钙钛矿太阳能电池的制备方法较简单、成本较低，并且，钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率，被许多科研工作者认为是具有发展前景的新型太阳能电池，可与已经商业化生产的晶硅电池、CdTe电池相媲美。

钙钛矿电池的稳定性一直以来被大家所诟病，且具有明显的迟滞效应；反式钙钛矿太阳能电池目前最常用的电子传输层为富勒烯及其衍生物，但是这类材料价格昂贵，并且长期的水氧稳定性较差，且制备方式单一，不适合用于工业化生产。

因此，目前的钙钛矿太阳能电池及其制备方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。

在本发明的一方面，本发明提出了一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括：导电玻璃，所述导电玻璃包括玻璃基板和设置在所述玻璃基板表面的非金属电极；钙钛矿吸光层，所述钙钛矿吸光层设置在所述非金属电极远离所述玻璃基板的一侧；第一电子传输层，所述第一电子传输层设置在所述钙钛矿吸光层远离所述导电玻璃的一侧；金属电极，所述金属电极设置在所述第一电子传输层远离所述导电玻璃的一侧；其中，所述第一电子传输层的材质为掺杂有金属元素的金属氧化物，所述金属氧化物包括SnO₂、WO₃、TiO₂、ZnO、ZTO、MZO、Nb₂O₅中的至少之一，所述金属元素包括W、Mo、Nb、Mn、Y中的至少之一。由此，通过在金属氧化物中掺杂金属元素，可以有效提高第一电子传输层的电子迁移率，使得金属氧化物与钙钛矿吸光层的能带匹配良好，还可以调节金属氧化物的导带位置，降低电子传输势垒，减少电子和空穴在电子传输层和吸光层界面处的复合，有效降低迟滞，进而提高电池的光电转换效率和稳定性；第一电子传输层由无机材料形成，稳定性好，且成本低，有利于大规模生产。

根据本发明的实施例，基于所述第一电子传输层的总质量，所述金属元素的质量百分比为5wt％～20wt％。由此，有利于进一步提高第一电子传输层的电子迁移率，并使得第一电子传输层与吸光层的能带更好的匹配，进而有利于进一步提高电池的光电转换效率。

根据本发明的实施例，所述钙钛矿太阳能电池满足以下条件的至少之一：所述非金属电极的材质为FTO或ITO；所述钙钛矿吸光层的厚度为500nm-600nm；所述第一电子传输层的厚度为10nm-30nm；所述金属电极的材质为Au、Al或Cu；所述金属电极的厚度为80nm-90nm。由此，有利于进一步提高电池的整体性能。