[发明专利]一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法。该钙钛矿型太阳能电池，包括FTO、电子传输层、钙钛矿、空穴传输层、电极；其中，所述钙钛矿层是用简易近空间升华法制得。构成钙钛矿的材料选自乙酰丙酮金属盐和醋酸盐的至少一种。此方法既减少了成本，又能低温制备，薄膜覆盖度也大大提高，可以用来做大面积器件，为将来的产业化提供了可行性方法。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池领域，涉及一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法。

背景技术

最近有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池在光伏技术领域被高度重视，由于高载流子迁移率，低激子结合能，吸收系数高，适宜带隙的优势，钙钛矿材料被认为是理想的光伏材料。受益于来自化学、材料和物理社区的贡献，钙钛矿太阳能电池的转换效率在短短七年内从最初报道的3.8％大大提高到了现在的22.1％。

钙钛矿薄膜的质量对钙钛矿电池的性能有着至关重要的作用，已经有文献报道过多种提高钙钛矿薄膜质量的方法，例如：一步旋涂法，连续沉积法，共蒸发法，气相辅助液相法。对于一步旋涂法，当旋涂机高速旋转时溶剂挥发，形成钙钛矿晶粒，在这种情况下，溶剂快速挥发，PbI₂与CH₃NH₃I的快速反应使其难以控制钙钛矿晶粒的生长，诱导针孔的形成，最终导致钙钛矿薄膜低的覆盖率。使用PbCl₂或Pb(Ac)₂作为铅源钙钛矿薄膜可能更加平滑，覆盖度更好，然而在薄膜形成过程中可能释放出对钙钛矿成膜不利的产物，影响薄膜的纯度。

因此,Gra¨tzel等人采用连续沉积方法。这首先涉及到铅源PbI₂的沉积，然后PbI₂浸入CH₃NH₃I或在PbI₂膜上旋涂CH₃NH₃I溶液，产生钙钛矿晶体。这个方法已成功应用于多孔纳米结构中，但是很难应用于平面的钙钛矿太阳能电池，因为没有支架结构，CH₃NH₃I分子要渗透到致密的PbI₂薄膜中要难得多，这将导致PbI₂的不完全反应。

在共蒸发法中涉及到在高真空条件下同时升华CH₃NH₃I和PbI₂，共同沉积有机和无机材料。这种方法可以得到致密的以及无孔高质量的钙钛矿薄膜。然而,这种高真空的技术会大量消耗时间和精力。

为了解决这个问题，蒸汽辅助溶液的方法被提出，在这里，CH₃NH₃I蒸汽与预沉积PbI₂膜反应生成钙钛矿活性层，采用这种方法可以获得1微米的钙钛矿晶粒。然而，这种方法很难精确控制升华的CH₃NH₃I蒸汽的量，导致PbI₂的不均匀反应，尤其是对于大面积的器件。

上述提到的一步旋涂法和连续沉积法以及蒸汽辅助溶液的方法都不能制备高质量的大面积器件，共蒸发法要涉及高真空，所以耗费精力和时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种钙钛矿型太阳能电池，另一目的是提供这一电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下，

一种钙钛矿型太阳能电池的制备方法，所述钙钛矿层的制备步骤如下：

1)将MAI、铅源材料、MACl分别放在石墨盒中压平；

2)放置步骤1)压好的MAI在热板中央，将旋涂有致密层的FTO玻璃放置在掩膜板的中央，旋涂有致密层的一面和压好的MAI面对面放置，距离为1～3cm，抽真空达到0.1MPa后将热板温度上升到120～150℃，20～30min后关闭温度开关，得到制备有MAI层的片子；