[发明专利]基于二氧化钛-铜铟硫量子点核壳结构的高稳定性钙钛矿太阳能电池及制备方法

说明书

本发明提供一种基于二氧化钛‑铜铟硫量子点核壳结构的高稳定性钙钛矿太阳能电池及制备方法。电池由透明导电玻璃FTO作为基底，TiO₂‑CuInS₂核壳结构作为电子传输材料层，钙钛矿CH₃NH₃PbI₃作为光吸收层，Spiro‑MeOTAD作为空穴传输层，Au作为空穴收集层。利用水热及溶剂热方法制备电子传输层材料，再制备CH₃NH₃PbI₃分子吸光层，将空穴传导材料Siro‑MeOTAD旋涂于CH₃NH₃PbI₃薄膜表面；最后将金蒸镀于Siro‑MeOTAD上并封装好；得到电池。制备的电池具有优异的光伏性能和稳定性。相对于纯TiO₂作为电子传输材料而言，该结构电池具有明显提高的光伏特性和稳定性。

技术领域

本发明涉及电池制备方法技术领域，特别是涉及一种基于二氧化钛-铜铟硫量子点[TiO₂-CuInS₂QDs(TC-NAs)]核壳结构的高稳定性钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池因其具有高光电性能、低造价及低污染等特性而受到了科学界的广泛研究。自从Miyasaka及其课题组[J.Am.Chem.Soc.2009,131,6050-6051]对钙钛矿开始研究，并得到了3.81％电池效率之后，钙钛矿电池的研究就入雨后春笋一般蓬勃发展。科研工作者们尝试了诸多方法来改善电池的光电性能。例如，Snaith及其同事通过控制钙钛矿在TiO₂表面的形貌得到了钙钛矿电池效率为11.4％的电池器件[Adv.Funct.Mater.2014,24,151-157]；等人通过连续沉积的方法于多孔金属氧化物体系中形成钙钛矿结构，得到了电池效率为15％[Nat.Mater.2014,13,897-903]。杨阳团队通过用元素钇来修饰TiO₂表面并控制钙钛矿的生长条件使得钙钛矿电池的效率得到了突破性的发展，其电池效率达到了19.3％[Science 2014,345,542-546]。然而，不仅如此，目前钙钛矿电池的效率更进一层楼，由韩国yang团队利用分子交换方法制备钙钛矿层，得到的电池效率高达20.1％。这极大地激发了目前研究者们对钙钛矿电池的研究热情[Science 2015,348,1234-1237]。

铜铟硫量子点(CuInS₂QDs)因其具有带隙窄、高光谱吸收系数以及低毒性等特点而成为了一种很有前景的光吸收材料[Thin Solid Films 2004,451-452,413-419]。这些特性使得CuInS₂在光伏领域具有良好的应用[Sci.Rep.2015,5,7768；ACS.Appl.Mater.Interfaces.2015,7,17482-17488；Nanoscale Res.Lett.2014,9,457].本专利采用一种黄铜矿TiO₂-NAs/CuInS₂QDs的核壳结构(TC-NAs)作为电子受体材料应用到纯碘系钙钛矿(CH₃NH₃PbI₃)电池中极大地提高了电池的光伏性能。通过对生长于TC-NAs结构的钙钛矿光吸收层的研究，我们发现其稳定性远远高于生长于纯TiO₂-NAs的钙钛矿层。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于TC-NAs核壳结构的高稳定性钙钛矿太阳能电池及制备方法。

具体技术方案如下：