[发明专利]量子点修饰制备环境稳定的全无机钙钛矿太阳能电池方法

说明书

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，公开了一种量子点修饰制备全无机钙钛矿太阳能电池的方法，以金属颗粒膜作为阴极，W掺杂的Nb₂O₅颗粒膜作为电子传输层，量子点修饰的CsPbI₂Br膜作为太阳能电池的吸光层，Cu掺杂的NiO颗粒膜作为空穴传输层，集成了导电涂层的高透光率支撑体材料作为正极和基底，制备叠层太阳能电池。本发明有助于全无机钙钛矿吸光层的预结晶以及量子点配位修饰，将衬底转移至加热台退火后制备量子点修饰的全无机钙钛矿吸收层，通过后续退火诱导CsPbI₂Br粒子的尺寸增大，提高吸光层的光吸收和电子空穴对分离、提高CsPbI₂Br粒子地尺寸，降低缺陷态密度，提升了光生电子空穴对地分离和迁移。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，尤其涉及一种量子点修饰制备全无机钙钛矿太阳能电池的方法。

背景技术

目前，有机－无机杂化钙钛矿太阳能电池(OIHPSC)拥有极高的光电转化效率，受到新能源领域的广泛的关注，然而构筑OIHPSC的核心组分—有机阳离子配体是极易挥发的，导致这类电池的环境稳定性较差，极大地阻碍了它们的实际应用。全无机钙钛矿太阳能电池(CsPbI₂Br-PSC)不含挥发性有机物，拥有优异的光学特性和结构稳定性，是制备太阳能电池吸光层的理想材料。但是这类材料容易被水汽侵蚀以及均较高的缺陷态密度，导致其光电转换效率和在环境中的运行稳定性依然难以满足商业化光伏行业的需求，因此提高全无机钙钛矿电池的效率和耐水性能是非常重要的。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有的装置在实际的使用过程中全无机钙钛矿太阳能电池CsPbI₂Br-PSC效率低，不耐水侵蚀。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了量子点修饰制备全无机钙钛矿太阳能电池的方法。

本发明是这样实现的，一种量子点修饰制备全无机钙钛矿太阳能电池的方法具体包括：以金属颗粒膜作为阴极，W掺杂的Nb₂O₅颗粒膜作为电子传输层，量子点修饰的CsPbI₂Br膜作为太阳能电池的吸光层，Cu掺杂的NiO颗粒膜作为空穴传输层，集成了导电涂层的高透光率支撑体材料作为正极和基底，制备叠层太阳能电池。

步骤一：CsPbB₃量子点分散体系的配制；

步骤二：全无机钙钛矿光吸收层—CsPbI₂前驱体的配置；

步骤三：衬底的裁剪和清洗；

步骤四：在衬底上沉积Cu掺杂的NiO空穴传输层；

步骤五：在上述步骤四中制备的经沉积了空穴传输层的衬底表面先后旋涂一层CsPbI₂Br前驱体和一层CsPbB₃量子点分散液，在旋涂过程中，衬底始终保持40-160℃，有助于全无机钙钛矿吸光层的预结晶以及量子点配位修饰，旋涂结束后，将衬底转移至加热台退火后制备量子点修饰的全无机钙钛矿吸收层；

步骤六：在步骤五中已经制备了吸收层的衬底表面沉积W掺杂的Nb₂O₅电子传输层，所述电子传输层和空穴传输层的厚度均在20-100nm之间；

步骤七：在步骤六中已经制备好电子传输层的衬底表面沉积一层金属膜作为阴极；

步骤八：在步骤七已经制备好了阴极的裁切为尺寸和形状合适的器件，并最终一次性退火，增加各功能层之间的连接，保证电子在它们之间的自由传输，退火后的样品即为全无机钙钛矿太阳能电池。

进一步，所述步骤一和步骤二中量子点分散体系和全无机钙钛矿吸光层前驱体溶液的制备在无氧环境中进行，且它们的制备间隔时间要短，尽量同时制备，避免存放时间不同影响它们分散体系的均匀性。