[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池的制备方法

摘要

一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，该电池采用p‑i‑n结构，包括ITO玻璃、空穴输运层、钙钛矿结构吸收层、电子输运层、背电极，所述空穴传输层采用咔唑三苯基胺类衍生物膦酸，该物质能够与ITO衬底牢固接触且能有效传输空穴；钙钛矿吸收层的制备采用两步法，制备过程中通过严格控制含水量和退火气体氛围，得到了大尺寸晶粒和平坦光滑的薄膜，最终制备出了高质量高效率的电池器件。

主权项

1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，该电池采用p‑i‑n结构，包括ITO玻璃、空穴传输层、钙钛矿结构吸收层、电子输运层、背电极，其特征在于：所述空穴传输层采用咔唑三苯基胺类衍生物膦酸，其化学结构通式为：其中，R为苯的衍生物；所述钙钛矿结构吸收层为CH₃NH₃PbI₃，电子输运层为掺杂富勒烯衍生物PCBM，电池的制备步骤如下：第一步、ITO玻璃清洗：以ITO玻璃为衬底，依次采用去离子水、丙酮、异丙醇分别超声清洗3‑5min，用氮气吹干，然后进行臭氧等离子体清洗5‑10min，备用；第二步、空穴传输层生长：将第一步所得样品浸入到0.005mol/L的咔唑三苯基胺类衍生物膦酸和正丁基膦酸混合组成的异丙醇溶液中50℃保温静置10‑20h，然后取出100℃退火1h，接着用异丙醇冲洗；第三步、钙钛矿吸收层制备：将第二步得到的样品预热到100℃，在2000rpm转速下旋涂滴加85℃的1mol/L的PbI₂/二甲基甲酰胺/水前驱体溶液30s，静置1min；接着在2000rpm转速下旋涂滴加80℃的0.5mol/L的CH₃NH₃I/异丙醇/水前驱体溶液20s，静置1min；然后保持衬底温度60℃在DMF气氛下退火10min，接着加热衬底温度到100℃在大气气氛下退火10min，得到钙钛矿吸收层；第四步、电子输运层制备：将第三步得到的样品在1000rpm转速下旋涂滴加2%质量分数的掺杂富勒烯衍生物PCBM的氯苯溶液30s，然后在氯苯气氛下静置12h；第五步、背电极沉积：采用电子束蒸发的方法钙钛矿吸收层上沉积铝薄膜背电极，得到钙钛矿太阳能电池。