[发明专利]一种新型钙钛矿型太阳电池光吸收层的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及太阳能电池领域，具体的涉及一种新型钙钛矿型太阳电池光吸收层的制备方法。

背景技术：

人类对能源需求量的不断増长和常规能源的有限供应之间的矛盾己逐渐开始制约世界经济的发展。与之相关的能源问题受到越来越多的关注。寻求和利用新型、清洁、可再生绿色能源是解决当前能源问题的关键途径。太阳能作为一种丰富的可再生绿色能源，是未来的主力能源之一。研究和开发太阳能的有效利用方式进而成为人们关注的焦点。基于光伏效应将太阳辐射直接转变为电能即太阳电池是太阳能利用的主要方式之一，其具有无污染、可持续、受地域限制小等优势。因此，太阳电池成为近些年来发展最快、最具活力的研究领域之一。

钙钛矿太阳电池是在传统液态染料敏化太阳电池体系的基础上衍生出的一种新型太阳电池，其得名源自电池中的光吸收材料具有典型的钙钛矿型晶体结构。钙钛矿太阳电池性能好坏的关键材料为光吸收层。因此，研究出光电转换效率优异的钙钛矿太阳电池的重点在于制备出光电性能优异的光吸收层材料。

中国专利(201610213519.7)公开了一种稳定的钙钛矿太阳电池光吸收层的制备方法，具体为：先将PbI₂和CH₃NH₃I固体加入二甲基甲酰胺有机溶剂中，反应溶解得到CH₃NH₃PbI₃溶液；加入有机硅纳米粒子分散剂溶液和固化剂的乙醇溶液，精密过滤得到光吸收层涂布液；在手套箱中将其滴在有致密层的导电玻璃衬底上，用线棒涂布器涂布均匀，溶剂挥发晾干后重复涂布，最后用90-110℃热风干燥30分钟，形成表面平滑和结晶均匀的黑色钙钛矿光吸收层。钙钛矿光吸收层在空气中放置30天后，表面颜色、表面电阻和水接触角没有发生明显变化，具有良好的化学稳定性。但是将其用于钙钛矿太阳电池时，电池的光电转换效率需要进一步改善。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新型钙钛矿型太阳电池光吸收层的制备方法，该方法制得的光吸收层光电性能更为优异，且操作简单。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型钙钛矿型太阳电池光吸收层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将氯化亚锡、乙二醇、三乙醇胺混合搅拌至固体溶解，制得混合溶液A；

(2)将硫化钠和乙二醇混合搅拌至固体溶解，制得溶液B；

(3)将溶液B滴加到混合溶液A中，边滴加边搅拌，滴加结束后，继续搅拌30min，然后在3000-6000rpm的转速下离心30min，沉淀用无水乙醇离心洗涤3-5次，洗涤后的固体和极性溶剂、硅烷偶联剂混合，500-1000W功率下超声分散20-50min，得到的分散液在3500rpm下离心，离心后取上清液，得到低浓度的SnS纳米晶分散液；

(4)向上述制得的SnS纳米晶分散液中加入PbI₂和CH₃NH₃I，搅拌均匀，缓慢升温至60℃，恒温搅拌12-24h，得到光吸收层的前驱体溶液；

(5)将上述制得的光吸收层的前驱体溶液旋涂在有多孔层的导电玻璃基底上，然后放在加热台上100℃下处理10min，自然冷却，制得钙钛矿型太阳电池光吸收层。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，氯化亚锡、乙二醇、三乙醇胺的质量比为(0.065-0.082)：(20-24)：(4-5)。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述溶液B的浓度为8mg/L。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，溶液B的滴加速度为0.5-1.5mL/min。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述搅拌的转速为2000-6000转/分。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述固体和硅烷偶联剂的质量比为3：(0.005-0.015)。

作为上述技术方案的优选，所述极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、乙腈、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种混合。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述SnS纳米晶分散液的浓度为3-8mg/L。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述SnS纳米晶、PbI₂的质量比为(0.1-1)：4。

作为上述技术方案的优选，步骤(5)中，所述旋涂的条件为：旋涂转速为2000-5000rpm，旋涂时间为20-50s，静置时间为5-20min。