[发明专利]一种超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

一种超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于新型太阳能电池材料及器件技术领域，包括以下步骤：（1）在导电玻璃上旋涂SnO₂致密层，然后进行紫外臭氧处理；（2）制备钙钛矿前驱体溶液；（3）将步骤（2）所得钙钛矿前驱体溶液旋涂至步骤（1）所得样品上，旋涂结束前将反溶剂滴加到所述钙钛矿前驱体薄膜上，退火处理，所得样品记为ITO/SnO₂/MAPbI₃或FTO/SnO₂/MAPbI₃；（4）在钙钛矿层上制备Spiro‑OMeTAD空穴传输层；（5）在空穴传输层上蒸镀一层60‑150nm金电极，即得到平板钙钛矿太阳能电池。

技术领域

本发明属于新型太阳能电池材料及器件技术领域，具体涉及一种超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能作为绿色能源代表具有清洁、取之不尽、用之不竭等特点，备受关注。太阳能电池是直接将太阳能转为电能的一种重要装置，是利用太阳能的最佳方式。卤化甲胺铅（MAPbX3，X=I，Br，Cl）钙钛矿材料具有光吸收范围宽、光生载流子的扩散距离长、制作生产成本低、性能高等优势，利用这种材料制备太阳能电池是目前的最有效方法之一。然而钙钛矿太阳能电池仍然存在一些问题需要进一步改善，如制备器件需要部分高温条件、电池器件不够稳定、电池制备周期比较长（常规制备周期为两天）等（参考：Yang et al.,Science, 2017, 356 (6345):1376, DOI: 10.1126/science.aan2301; M. et al.,science, 2016, 354(6309):206. DOI: 10.1126/science.aah5557; X. Li et al.,Science 2016 , 353 (6294):58. DOI: 1126/science.aaf8060）。

本发明针对超低温制作稳定的电池器件方面，提供一种超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池。本发明使用紫外光处理氧化锡薄膜，作为电子传输层修饰电池阴极，制作平板钙钛矿电池。已有类似制备电池的研究工作，然而这些研究都需要高温处理电子传输层（大于180℃），不能达到超低温要求（制备过程均小于80℃）（参考：方国家等，中国专利，2017，CN201710022910.3；方国家等，中国专利，2014，CN201420832467.8；Hang et al., ACSAppl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 7169, DOI: 10.1021/acsami.6b15820；Wang etal., ACS Energy Lett. 2017, 2, 2118, DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00644；Qi etal., Nat. Energy, 2016, 2, 16177, DOI: 10.1038/NENERGY.2016.177等），同时这些研究中都没提供器件稳定性方面的测试工作，器件稳定性有待商榷。本发明提供一种超低温制备工艺制作钙钛矿太阳能电池，对器件的稳定性经行测试，结果显示器件非常稳定。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池，该太阳能电池在超低温（全部制备过程温度均小于80℃）条件下制备获得，整体能耗非常低且电池效率很高，电池器件在空气环境中稳定性非常好。

本发明还提供了上述超低温稳定的平板钙钛矿太阳能电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超低温平板钙钛矿太阳能电池的制备方法，其具体包括以下步骤：

1）SnO₂致密层的制备：在样品瓶中加入浓度为15%的SnO₂胶体溶液，滴加适量的去离子水将溶液稀释成浓度为0.5wt%-15wt%之间任意浓度，得到胶体溶液；或者将原溶液进行加热浓缩，使得溶液中固体含量为15wt%-30wt%之间任意浓度，得到浅蓝色的胶体溶液；