[发明专利]一种低温高效的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明涉及一种低温高效的钙钛矿太阳能电池的制备方法：1）制备致密TiO2，并将其旋涂在导电玻璃上，然后进行紫外臭氧处理；2）配置多孔TiO2浆料并将其旋涂在导电玻璃上，然后进行紫外臭氧处理；3）制备并旋涂钙钛矿前驱体溶液；4）制备空穴传输层；5）将所得样品转移至真空蒸发镀膜机中，蒸镀厚60―150nm的金属Au作为顶端正电极，即得到钙钛矿太阳能电池。电池结构为FTO/cp‑TiO2/mp‑TiO2/MAPbI3/Spiro‑OMeTAD/Au或ITO/cp‑TiO2/mp‑TiO2/MAPbI3/Spiro‑OMeTAD/Au。本发明整个流程操作极其简单，对设备要求低，制作过程温度低（均小于90℃），整体能耗低；使用紫外光处理致密TiO2及多孔TiO2，能够得到纯锐钛矿相的TiO2，适合作为电子传输层及适合灌注钙钛矿材料的多孔层，能够满足工业领域低成本制备高效有机/无机钙钛矿太阳能电池的需求。

主权项

1.一种低温高效的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）致密TiO2的制备：在样品瓶中加入6―12ml无水乙醇，滴加0.5―4ml钛酸四丁酯，搅拌均匀，再加入0.5―4ml冰醋酸、0.5―4ml乙酰丙酮、3ml无水乙醇和1ml去离子水，混合搅拌至得到黄色的胶体溶液；2）将胶体溶液滴到洁净的FTO或ITO导电玻璃上，匀胶旋涂，然后进行紫外臭氧处理，所得样品记为FTO/cp‑TiO2或ITO /cp‑TiO2；3）将18NR‑T多孔TiO2浆料按质量比1:3―12用无水乙醇稀释，得到多孔旋涂浆料；4）将步骤3）所得多孔旋涂浆料滴到步骤2）所得样品FTO/cp‑TiO2或ITO/cp‑TiO2上，匀胶旋涂，然后进行紫外臭氧处理，所得样品记为FTO/cp‑TiO2/mp‑TiO2或ITO/cp‑TiO2/mp‑TiO2；步骤4）依据需要重复操作1―3次；5）钙钛矿前驱体溶液的制备：向由体积比为4―9:1的DMF和DMSO组成的混合溶剂中加入CH3NH3I粉体和PbI2粉体，搅拌均匀即得到钙钛矿前驱体溶液；其中，CH3NH3I粉体和PbI2粉体两者的添加量之和为混合溶剂质量的40―45%；6）将步骤5）所得钙钛矿前驱体溶液滴到步骤4）所得样品FTO/cp‑TiO2/mp‑TiO2或ITO/cp‑TiO2/mp‑TiO2上，匀胶旋涂，旋涂过程中向样品上滴加无水乙醚使其结晶成膜，然后放置热台上进行退火处理，所得样品记为FTO/cp‑TiO2/mp‑TiO2/MAPbI3或ITO/cp‑TiO2/mp‑TiO2/MAPbI3；7）制备空穴传输层：将60―75mg的Spiro‑OMeTAD、15―30mg的tBP以及10―30µl 520mg/ml的锂盐乙腈溶液与1ml氯苯混合均匀，得到空穴传输材料溶液；将空穴传输材料溶液滴到步骤6）所得样品FTO/cp‑TiO2/mp‑TiO2/MAPbI3或ITO/cp‑TiO2/mp‑TiO2/MAPbI3上，匀胶旋涂，得到空穴传输层，所得样品记为FTO/cp‑TiO2/mp‑TiO2/MAPbI3/ Spiro‑OMeTAD或ITO/cp‑TiO2/mp‑TiO2/MAPbI3/ Spiro‑OMeTAD；8）将步骤7）所得样品转移至真空蒸发镀膜机中，蒸镀一层厚60―150nm的金属Au作为顶端正电极，即得到钙钛矿太阳能电池。