[发明专利]一种吸收光谱可调的钙钛矿太阳电池

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池，其结构自下而上为，ITO玻璃、阳极修饰层、活性层、阴极修饰层、阴极，其中采用无毒的锡元素部分替代有毒的铅元素，降低了钙钛矿太阳能电池的毒性，有利于发展环境友好型的钙钛矿太阳能电池，并且通过改变活性层的成分，能够有效调控吸收光谱，使钙钛矿太阳能电池的外量子效率显著提高，得到了更大的光电流，提高电池的光电转换效率，并且适合应用在光探测器中。

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池的结构、制备方法以及应用，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池的结构、制备方法以及应用。

背景技术

随着化石燃料日益枯竭，能源问题成为人们越来越关注的问题。太阳能作为一种可再生能源，并且是一种清洁能源，受到人们的青睐。目前，太阳能电池是应用最为广泛的一种利用太阳能的形式。近年来，钙钛矿太阳能电池异军突起，成为太阳能电池家族最受关注的新星。钙钛矿太阳能电池的光电转换效率不断刷新纪录，目前最高的转化效率已经可以到22％左右。钙钛矿太阳能电池能够采用溶液法制备，适合低成本、大面积的制备工艺，并且能够制备于柔性衬底上，得到可弯曲的太阳能电池。

虽然钙钛矿电池展现了惊人的效率，并且可以预见其光电转化效率仍然有望进一步提升，科学家近来发现，钙钛矿太阳能电池的转化效率或可以达到50％，但是由于钙钛矿太阳能电池的活性层含有毒性强的铅成分(如图1所示)，对日后应用钙钛矿太阳能电池产生了环境方面的挑战，如何降低钙钛矿活性层的毒性，成为人们追求的一个目标。另一方面吸光性能对于太阳能电池至关重要，如何调控钙钛矿的吸收光谱以改善吸光特性，是业界存在的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种钙钛矿太阳能电池，其具有低毒性和可调控的吸收光谱。

所述钙钛矿太阳能电池的器件结构自下而上包括衬底、阳极、阳极修饰层、活性层、阴极修饰层、阴极。

所述衬底为玻璃，所述阳极为ITO，所述阳极修饰层为PEDOT：PSS，所述阴极修饰层为两层，自下而上为PCBM、BCP，所述阴极为银。

所述钙钛矿太阳能电池的活性层采用无毒的锡元素替代部分铅元素，得到一种低毒性的钙钛矿太阳能电池。

所述低毒性的钙钛矿太阳能电池还具有可调控的吸收光谱，通过活性层的分子设计来调控吸收光谱。

所述低毒性的钙钛矿太阳能电池的活性层为钙钛矿(FASnI₃)_0.6(MAPbI₃)_0.4或者(FASnI₃)_0.6(MAPbBr₃)_0.4或者(FASnI₃)_0.6(CsPbI₃)_0.4。

本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)清洗衬底；

2)旋涂PEDOT：PSS；

3)用一步法旋涂钙钛矿活性层；

4)旋涂PCBM；

5)蒸镀BCP；

6)蒸镀银。

本发明还提供了一种基于上述钙钛矿太阳能电池的光探测器。

本发明采用锡替代钙钛矿活性层中的部分铅，使得钙钛矿太阳能电池的毒性显著降低，有利于未来的环境友好型的产业需求。另一方面，通过改变活性层的成分来实现吸收光谱的调控，增强太阳能电池的吸光性能，有利于太阳能电池实现高的光电转换效率，也使该钙钛矿太阳能电池适于制备光探测器。

附图说明