[发明专利]钙钛矿型太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其包括依次层叠的透明导电衬底、TiO₂电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属对电极层，其中，电子传输层制备包括以下步骤：

步骤a，通过超声波清洗透明导电衬底并烘干再进行紫外臭氧处理，采用原子层沉积技术在所述处理后的衬底材料表面沉积二氧化钛致密薄膜；

步骤b，采用分子层沉积技术在步骤a得到的二氧化钛致密薄膜上沉积含钛有机-无机复合膜；

步骤c，将步骤b得到的材料在400-600℃下退火0.5-5h，得到TiO₂电子传输层；

其中，所述步骤a具体为：

步骤a1，将表面清洁的衬底材料放入温度为80-200℃的原子层沉积设备的反应腔中，用50-100sccm高纯氮气吹扫3-10min；

步骤a2，将纯度大于97％的TiCl₄或四异丙醇钛加热至60-100℃形成TiCl₄或四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将TiCl₄或四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.05-0.2s，暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30s；

步骤a3，将去离子水以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.02-0.05s，暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30s，完成一次沉积循环，即在衬底材料表面沉积了一层致密二氧化钛薄膜；

步骤a4，重复步骤a2-a3的沉积循环1000-5000次；

其中，所述步骤b具体为：

步骤b1，将步骤a得到的表面沉积有二氧化钛致密薄膜的衬底材料放入温度为80-150℃的原子层沉积设备的反应腔中，用50-100sccm高纯氮气吹扫5-30min；

步骤b2，将TiCl₄或四异丙醇钛加热至60-100℃形成TiCl₄或四异丙醇钛蒸气，并以脉冲形式将TiCl₄或四异丙醇钛蒸气送入反应腔体，脉冲时间为0.05-0.2s，暴露时间为8-15s，再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为15-30s；

步骤b3，将二元醇或多元醇加热至100-200℃形成二元醇或多元醇蒸气，再以脉冲形式送入反应腔体，脉冲时间为0.1-1s，暴露时间为20-45s,再用高纯氮气吹扫，吹扫时间为30-45s，完成一次沉积循环，即在二氧化钛致密薄膜表面沉积了一层含钛有机-无机复合膜；

步骤b4，重复步骤b2-b3的沉积循环100-20000次。

2.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤a包括超声波清洗透明导电衬底并烘干，紫外臭氧处理，得到表面清洁的透明衬底材料。

3.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述衬底材料为掺杂氟的二氧化硅导电玻璃、铟锡氧化物导电玻璃或掺铝的氧化锌导电玻璃中的一种。

4.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述钙钛矿吸光层为具有ABXmY3-m型晶体结构的材料构成，其中，A为CH₃NH₃或C₄H₉NH₃，B为Pb或Sn，X、Y为Cl、Br或I，m为1、2或3。

5.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述空穴传输层为NiO、WO₃、Spiro-OMeTAD或PTAA。

6.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述电子传输层厚度为120-600nm，钙钛矿吸光层厚度为300-2000nm，空穴传输层厚度为50-400nm，金属对电极层厚度为40-120nm。

7.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤c中得到TiO₂电子传输层的比表面积为60-400m²/g，孔隙尺度在8-10nm。