[发明专利]钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池的集成自充电系统及其制备

权利要求书

1.一种钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池的集成自充电系统，其特征在于，包括钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池；

所述钙钛矿柔性太阳电池包括依次设置的柔性衬底、透明导电层和若干钙钛矿电池单元，所述钙钛矿电池单元包括依次设置的电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；各钙钛矿电池单元为串联关系；最后一个钙钛矿电池单元的正电极作为所述钙钛矿柔性太阳电池的正电极；第一个钙钛矿电池单元的负电极作为所述钙钛矿柔性太阳电池的负电极；

所述锂硫电池包括正极、负极和固体电解质，所述正极与所述正电极电连接，所述负极与所述负电极电连接，形成回路。

2.根据权利要求1所述钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池的集成自充电系统，其特征在于，所述钙钛矿柔性太阳电池的负电极为第一个钙钛矿电池单元负极区的电极，通过导线将电子传导到锂硫电池的锂负极；所述最后一个钙钛矿电池单元的正电极设置于所述空穴传输层顶部，通过与之贴合的正极传输空穴到锂硫电池；中间各钙钛矿电池单元通过所述电子传输层和顶部正电极与前一个钙钛矿电池单元形成串联，除最后一个钙钛矿电池单元的正电极，其余正电极与绝缘材料贴合。

3.根据权利要求1或2所述钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池的集成自充电系统，其特征在于，所述锂硫电池的正极采用第一金属箔，并在第一金属箔与固体电解质之间依次设置有磷掺杂石墨烯涂层和硼掺杂石墨烯涂层；所述第一金属箔远离所述固体电解质的一侧与所述钙钛矿柔性太阳电池的正电极电连接。

4.根据权利要求4所述钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池的集成自充电系统，其特征在于，所述正电极采用第二金属箔，所述第一金属箔远离所述固体电解质的一侧与所述第二金属箔贴合连接。

5.一种钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池的集成自充电系统的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，制备钙钛矿柔性太阳电池；

所述钙钛矿柔性太阳电池包括依次设置的柔性衬底、透明导电层和若干钙钛矿电池单元，所述钙钛矿电池单元包括依次设置的电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；各钙钛矿电池单元为串联关系；最后一个钙钛矿电池单元的正电极作为所述钙钛矿柔性太阳电池的正电极；第一个钙钛矿电池单元的负电极作为所述钙钛矿柔性太阳电池的负电极；

步骤2，制备锂硫电池

所述锂硫电池包括正极、负极和固体电解质

步骤3，集成所述钙钛矿太阳电池与所述锂硫电池

将所述正极与所述正电极电连接，所述负极与所述负电极电连接，形成回路。

6.根据权利要求5所述钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池的集成自充电系统的制备方法，其特征在于，所述步骤1，在柔性衬底上制作透明导电层，在透明导电层上制备钙钛矿电池单元；钙钛矿电池单元之间通过电子传输层和电极串联，以此达到锂硫电池的工作电压，其中，仅露出第一个钙钛矿电池单元的负电极和最后一个钙钛矿电池单元的正电极，其余部分电极与绝缘材料相贴，以防短路。

7.根据权利要求6所述钙钛矿柔性太阳电池与锂硫电池的集成自充电系统的制备方法，其特征在于，所钙钙钛矿柔性太阳电池的制备包括：

步骤1a，将PbI2、CsI、DMF和DMSO混合搅拌均匀；

步骤1b，将FAI、MAI、MACl和IPA混合搅拌均匀；

步骤1c，将spiro、氯苯、锂盐、钴盐和TBP混合搅拌均匀；

步骤1d，将刻蚀好的ITO衬底，放入匀胶机中，在ITO面上旋涂氧化锡溶液，随后擦除负极区域的氧化锡薄膜，并进行退火处理，完成氧化锡电子传输层的制备；

步骤1e，将经步骤1d处理后的ITO衬底转移到手套箱中，在惰性气体氛围下采用两步法制备钙钛矿薄膜，首先在ITO衬底上旋涂步骤1a得到的溶液，并进行退火；随后在ITO衬底上旋涂步骤1b得到的溶液，并进行退火，完成钙钛矿层的制备；在钙钛矿层上以动态旋涂法旋涂步骤1c得到的溶液，完成空穴传输层的制备；刮除负极区域钙钛矿薄膜，将负极区域ITO层暴露，用激光划线机划出串联区域；最后，通过真空热蒸发法蒸镀正电极和负电极，完成钙钛矿柔性太阳电池的制备。