[发明专利]一种基于N型铋基电子收集层的有机‑无机钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光电材料及薄膜太阳能电池制备技术领域，涉及一种有机-无机钙钛矿薄膜太阳能电池，更具体地说，本发明涉及一种基于N型铋基电子收集层的有机-无机钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着经济的发展，能源需求量剧增，不可再生能源的枯竭及化石燃料燃烧引起的环境污染问题变得更加突出，太阳能电池作为一种清洁无污染的新能源受到很多的关注。钙钛矿薄膜太阳能电池作为近年来研究的热点，在短短四年多的时间里，其光电转换效率迅速突破20％，并实现20.1％的认证效率，见Woon Seok Yang et al.“High-performance photovoltaic perovsikte layers fabricated through intramolecular exchange”(Science,2015,348,1234-1237)。目前可以作为有机-无机钙钛矿薄膜太阳能电池的电子收集层材料主要有ZnO(见Jingbi You et al.“Improved air stability of perovskite solar cells via solution-processed metal oxide transport layers”(Nature nanotechnology,doi:10.1038/nnano.2015.230))，TiO₂(见Anyi，Mei et al.“A hole-conductor–free,fully printable mesoscopic perovskite solar cell with high stability”(science，2014,18,295-298))，PCBM(见Jangwon SeO et al.“Benefits of very thin PCBM and LiF layers for solution-processed P–I–N perovskite solar cells”(Energy Environmental Sicence,2014,7,2642-2646))等，在有机-无机钙钛矿太阳能电池中，P-I-N结构器件表现出了优异的光电转换特性，最高器件效率已达到18.3％，见Wei Chen et al.“Efficient and stable large-area perovskite solar cells with inorganic charge extraction layers”(Science,2015,doi:10.1126/science.aad1015)。在P-I-N器件结构中，PCBM作为N型电子收集层使用最为广泛，但是，由于PCBM价格昂贵，高达5300$/g，此外，由于其溶解性较好、容易吸潮，严重影响了有机-无机钙钛矿太阳能电池的稳定性，这些缺点在很大程度上影响了其作为电子收集层在P-I-N结构有机-无机钙钛矿薄膜太阳能电池中的进一步应用和产业化发展。因此，开发一种适用于有机-无机钙钛矿薄膜太阳能电池且价格低廉，性能稳定，制备工艺简单，易于大面积生产的N型电子收集层迫在眉睫。

发明内容

为了克服背景技术中所指出的问题及现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于N型铋基电子收集层的有机-无机钙钛矿薄膜太阳能电池及其制备方法，解决现有技术中有机-无机钙钛矿薄膜太阳能电池中N型电子收集层材料可选择性少，且价格昂贵、稳定性差、生产工艺复杂的技术问题。

本发明所提供的一种基于N型铋基电子收集层的有机-无机钙钛矿薄膜太阳能电池，包括透明导电衬底1及在其上依次沉积的P型空穴传导层2、P型有机-无机钙钛矿吸收层3、N型铋基电子收集层4、和背电极层5，所述N型铋基电子收集层4材料为Bi₂S₃或Bi/Bi₂S₃。

进一步地，上述技术方案中所述的Bi₂S₃为晶态或者非晶态。

进一步地，上述技术方案中所述的P型有机-无机钙钛矿吸收层材料具有ABX₃型晶体结构，其中A可以为CH₃NH₃、CH(NH₃)₂或Cs，B可以为Pb，Bi或Sn，X可以为Cl，Br或I。