[发明专利]氧化镓保护层梯度体异质结钙钛矿太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于氧化镓保护层的倒置梯度体异质结钙钛矿太阳能电池，包括透明导电衬底以及自下而上依次层叠的空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层，电子传输保护层以及金属电极，其特征在于，所述钙钛矿吸光层为CH₃NH₃PbI₃和IDIC梯度体异质结混合结构，采用Ga₂O₃作为电子传输保护层材料。

2.根据权利要求1所述的基于氧化镓保护层的倒置梯度体异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层材料为锂掺杂的氧化镍。

3.根据权利要求1所述的基于氧化镓保护层的倒置梯度体异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层为PCBM和BCP复合薄膜。

4.根据权利要求1所述的基于氧化镓保护层的倒置梯度体异质结钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述Ga₂O₃电子传输保护层的厚度为2～4nm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于氧化镓保护层的倒置梯度体异质结钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)先将透明导电衬底采用半导体工艺清洗，用氮气吹干；

(2)在透明导电衬底上喷涂制备锂掺杂的氧化镍前驱液，得到空穴传输层；

(3)将CH₃NH₃PbI₃/IDIC钙钛矿吸光层覆盖在空穴传输层上，其中IDIC采用乙酸乙酯作为反溶剂；

(4)采用旋涂法将电子传输层溶液旋涂于吸光层上形成电子传输层；

(5)将Ga₂O₃通过原子层沉积的方法沉积到电子传输层上，形成无机电子传输保护层；

(6)在电子传输保护层上蒸发制备金属电极。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中氧化镍前驱液采用如下方法制得：

在乙酰丙酮镍中依次加乙腈和无水乙醇，得到溶液浓度为0.06mol/L的乙酰丙酮镍的乙腈和乙醇溶液；将Li-TFSI的乙腈溶液加入到上面乙酰丙酮镍的乙腈和乙醇溶液中，得到氧化镍的前驱体溶液。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)包括如下步骤：

(a)将摩尔比为1:1的CH₃NH₃I和PbI₂一同溶解在二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶液中，得到钙钛矿前驱体溶液；将IDIC溶解到乙酸乙酯中搅拌溶解备用；

(b)用匀胶机将上述配制好的钙钛矿前驱体溶液均匀地旋涂在空穴传输层上，旋涂过程中滴加IDIC的乙酸乙酯溶液，退火，得到钙钛矿吸光层。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述IDIC的乙酸乙酯溶液浓度为0.015～0.06mg/ml。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)包括如下步骤：

(a)将20mg/ml的PCBM溶解到氯苯中，搅拌备用，将0.5mg/ml的BCP溶解到乙醇溶液中搅拌备用；

(b)在钙钛矿光吸收层上均匀旋涂一层PCBM层，再在PCBM层上旋涂一层BCP层。