[发明专利]一种在Perovskite中掺杂PEDOT:PSS的钙钛矿太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种在Perovskite中掺杂PEDOT:PSS的钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体过程为：1）PEDOT:PSS空穴传输层制备；2）Perovskite‑PEDOT:PSS钙钛矿光活性层制备；3）PCBM电子传输层制备；4）Bphen空穴阻挡层制备；5）Ag电极的蒸镀制备。本发明以Perovskite‑PEDOT:PSS作为钙钛矿光活性层可以改善钙钛矿光活型层的形貌，同时由于PEDOT:PSS的空穴传输性以及与Perovskite之间的络合作用，可以有效钝化钙钛矿层的体缺陷和界面缺陷，从而提高了光生载流子的传输效率，因此很大程度上提高了钙钛矿太阳能电池的光电性能。本发明简单易行，材料易得，成本相对较低，并无过高的条件要求，同时制备的太阳能电池器件光电性能良好且光电转换率较高。

主权项

1.一种在Perovskite中掺杂PEDOT:PSS的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于具体过程为：步骤S100：制备PEDOT:PSS空穴传输层，具体步骤为：步骤S101：将经过清洗和亲水化处理的ITO玻璃放置在匀胶机上，在ITO玻璃上均匀涂覆PEDOT:PSS水溶液并进行旋涂得到PEDOT:PSS空穴传输层的前驱膜，旋涂转速为2500~3500转/分，旋涂时间为30~40秒；步骤S102：将经过步骤S101处理的旋涂前驱膜的ITO基底放置在加热台上，在空气环境中以低于140℃的温度持续退火15~30分钟得到厚度均匀的PEDOT:PSS空穴传输层；步骤S200：制备Perovskite‑PEDOT:PSS钙钛矿层，具体步骤为：步骤S201：将PEDOT:PSS水溶液与DMF溶液互溶配制成体积百分比为1.0%~2.0%的混合溶剂；步骤S202：将PbCl2和CH3NH3I按照摩尔比为1:3混合均匀得到混合粉末，并将上述混合粉末置于经过步骤S201制备的混合溶剂中，放置于手套箱内的加热台上，在氮气气氛中以低于70℃的温度加热搅拌溶解得到混合溶液；步骤S203：将步骤S202所得到的混合溶液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤器进行过滤得到黄色澄清的Perovskite‑PEDOT:PSS钙钛矿层前驱溶液；步骤S204：将步骤S102得到的生长有PEDOT:PSS空穴传输层的ITO基底放置于手套箱中的匀胶机上，在PEDOT:PSS空穴传输层上均匀涂覆步骤S203得到的Perovskite‑PEDOT:PSS钙钛矿层前驱溶液并进行旋涂得到Perovskite‑PEDOT:PSS钙钛矿层的前驱膜，旋涂转速为3000~5000转/分，旋涂时间为40~50秒；步骤S205：将经过步骤S204处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置于手套箱中的加热台上，以10℃/10分钟的升温速率从30℃梯度退火至100~120℃，并在低于120℃的温度下持续退火1.5小时得到棕黑色的Perovskite‑PEDOT:PSS钙钛矿层；步骤S300：制备PCBM电子传输层，具体步骤为：步骤S301：在手套箱中将15~25mg深棕色粉末PCBM置于氯苯中，放置在加热台上，在氮气环境中以低于60℃的温度加热搅拌溶解，最终得到浓度为20±5mg/mL的PCBM电子传输层前驱溶液；步骤S302：将步骤S205得到的生长有Perovskite‑PEDOT:PSS钙钛矿层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，在Perovskite‑PEDOT:PSS钙钛矿层上均匀涂覆经过步骤S301制备的PCBM电子传输层前驱溶液，并进行旋涂得到PCBM电子传输层的前驱膜，旋涂转速为2000~4000转/分，旋涂时间为40~50秒；步骤S303：将经过步骤S302处理的旋涂有前驱膜的ITO基底放置于手套箱的加热台上，在氮气环境中于60~80℃退火15~20分钟得到PCBM电子传输层；步骤S400：制备Bphen空穴阻挡层，具体步骤为：步骤S401：在空气中将5~7mg粉末Bphen置于无水乙醇中，然后放置在手套箱的加热台上，在氮气环境中加热搅拌溶解得到浓度为0.5~0.7mg/mL的Bphen空穴阻挡层前驱溶液；步骤S402：将步骤S302得到的生长有PCBM电子传输层的ITO基底放置在手套箱中的匀胶机上，在PCBM电子传输层上均匀涂覆经过步骤S401制备的Bphen空穴阻挡层前驱溶液，然后进行旋涂得到Bphen空穴阻挡层，旋涂转速为4000~6000转/分，旋涂时间为40~50秒；步骤S500：制备Ag电极，具体步骤为：在室温下，将步骤S402得到的生长有Bphen空穴阻挡层的ITO基底放置在真空镀膜机中，在 4.5×10−4Pa的高真空环境下以热蒸发方式蒸镀一层厚度为80~120nm的银电极薄膜，得到结构为ITO/PEDOT:PSS/Perovskite‑PEDOT:PSS/PCBM/Bphen/Ag的在Perovskite中掺杂PEDOT:PSS的钙钛矿太阳能电池。