[发明专利]一种压合式钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明提供了一种压合式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其第一块半电池由基底，导电层，电子传输层和钙钛矿前驱体层组成，第二块半电池由基底，导电层，空穴传输层和钙钛矿前驱体层组成。将两块半电池通过物理或化学方法加热压合形成压合式钙钛矿太阳能电池。本发明的压合式钙钛矿太阳能电池优势在于可以在制备钙钛矿层之前预先制备所有的导电层和电荷(包括电子和空穴)传输层，不仅消除传统制备方法中导电层和电荷传输层制备过程对钙钛矿层的负面影响，还保证导电层和电荷传输层的良好光电性能，有利于灵活设计导电层和电荷传输层的制备方法及材料结构，达到制备高效稳定钙钛矿太阳能电池的目的。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的制备方法，具体地说，涉及一种新型压合式钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

目前，人类80-85％的能源供给来自于传统的化石燃料，而化石燃料储量有限，且在使用过程中导致了严重的环境污染，威胁人类健康。可再生能源凭借其持续性、清洁、环保等优点成为能源的主要发展方向。太阳能作为一种新型的可再生能源，具有储量大、分布范围广的优势，被认为是21世纪最重要的新能源之一。太阳能电池是一种将太阳能直接转换为电能的半导体光电器件，在能源转化领域具有重要的研究价值。

钙钛矿太阳能电池是以具有ABX₃钙钛矿晶型结构的有机-金属卤化物作为光吸收材料的太阳能电池。该电池不仅达到了22.7％的高能量转换效率，而且其光电功能材料具有成本低廉、容易制备的特点，为其大规模、低成本制造提供了可能。因此钙钛矿太阳能电池已经成为太阳能电池领域的重要发展方向。

采用磁控溅射，原子层沉积或真空蒸镀等方法制备柔性钙钛矿太阳能电池的各个功能层具有薄膜覆盖度高，均匀性好，可重复性好等优势，非常适合制备大面积器件。2015年本团队采用真空交替沉积氯化铅和碘甲胺的方法制备了钙钛矿薄膜，最终构筑的钙钛矿太阳能电池效率达到16.03％(J.Mater.Chem.A,2015,3,9401)。2017年本团队采用真空共蒸发(氯化铅和氯化铯)+蒸气处理(碘甲胺)的方式制备了高稳定性的钙钛矿薄膜，基于该方法构筑的电池不仅可以达到20％以上的效率，同时还具有非常良好的稳定性，在一年时间内光电转换效率仅衰减1％左右(Nanoscale,2017,9,12316-12323)。以上结果体现了真空制备技术对提高钙钛矿太阳能电池稳定性的重要意义。因此全真空制备工艺是改善钙钛矿太阳能电池稳定性和制备大面积器件的重要策略。然而在传统钙钛矿太阳能电池制备方法中，当采用真空物理方法制备薄膜时，无论正式n-i-p结构还是反式p-i-n结构，其他功能层制备过程中的粒子冲击和加热过程势必会对钙钛矿层造成影响，从而降低电池性能。另外，在溶液法制备钙钛矿太阳能电池过程中也存在类似问题，其他功能层的溶剂气氛和加热也会对钙钛矿层产生负面影响。因此，有必要进一步改进钙钛矿太阳电池的器件结构和制备方法。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种压合式钙钛矿太阳能电池的制备方法。该电池由两块半电池构成，其第一块半电池A由基底，导电层，电子传输层和钙钛矿前驱体层组成，第二块半电池B由基底，导电层，空穴传输层和钙钛矿前驱体层组成。将两块半电池以功能层相对的方向通过物理或化学方法加热压合形成压合式钙钛矿太阳能电池。本发明有利于灵活设计导电层和电荷传输层的制备方法和材料结构，达到制备高效稳定钙钛矿太阳能电池的目的。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

(1)半电池A的制备：在基底(9)上制备导电薄膜(1)，然后在(1)上制备电子传输层(2)，之后在(2)上制备钙钛矿前驱体层1(3)，完成半电池A(4)。

(2)半电池B的制备：在基底(10)上制备金属导电层(5)，在(5)上制备空穴传输层(6)，之后在(6)上制备钙钛矿前驱体层2(7)，完成半电池B(8)。

(3)压合式钙钛矿太阳能电池制备：将两块半电池以功能层相对的方向加热压合在一起，得到完整的压合式钙钛矿太阳能电池。