[发明专利]一种具有硫化铟薄膜的无机钙钛矿太阳能电池制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种具有硫化铟薄膜的无机钙钛矿太阳能电池制备方法及其产品。本发明涉及的无机钙钛矿太阳能电池的制备方法具有制备温度低、制备条件方便简单、且无需退火等优点，使其可直接在柔性基底上制备，从而制备得到具有高的光电转化效率的太阳能电池。本发明制备得到的太阳能电池包括透明导电FTO基底层、In₂S₃电子传输层、CsPbIBr₂钙钛矿吸光层、Spiro‑OMeTAD空穴传输层以及金属背电极，In₂S₃作为电子传输层有助于形成高质量钙钛矿吸收层，同时In₂S₃电子传输层与CsPbIBr₂钙钛矿吸光层导带位置相近，可在一定程度上降低电池开路电压的损失，从而提高太阳能电池的光电转化效率。

技术领域

本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种具有硫化铟薄膜的无机钙钛矿太阳能电池制备方法及其产品。

背景技术

当前，能源短缺与环境污染已成为国际共识，如何减少化石燃料消耗与充分利用清洁能源成为各国研究热点。在各种清洁能源中，太阳能具有举足轻重的地位，如何利用太阳能，这是一个值得深入研究的课题。太阳能电池是太阳能利用的一个重要手段，它是一种将光能转化为电能的装置，目前主要有硅太阳能电池、化合物薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池以及钙钛矿太阳能电池等。硅太阳能电池效率较高，已商业化，但成本高；化合物薄膜太阳电池效率较高、器件性能稳定，材料消耗少，但所含元素稀少或有毒，限制其大规模使用；染料敏化与有机太阳能电池效率较低；钙钛矿太阳能电池发展速度快、效率高，其中的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池已超过22％，然而有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池却面临稳定性尤其是热稳定性低的问题，这极大限制其商业化。

为了解决热稳定性问题，当前通过引入无机成分，使其电池热稳定性得到较大提高，但效率却较低。因此，为了保证一定的太阳能电池效率与热稳定性，可采用以下方法：①通过掺杂使得无机钙钛矿吸光层带隙朝1.42eV方向移动，同时改善其形貌，减少界面复合；②使用载流子迁移率、透光率及稳定性高的无机传输层，同时可通过掺杂改善其光学与电学性质；③引入缓冲层，优化界面等。经过文献调研发现，目前关于结构为FTO/In2S3/CsPbIBr2/Spiro-OMeTAD/Ag的太阳能电池，尚未进行研究，通过能带理论发现，该电池各层材料能带匹配好；此外，通过掺杂还可改变载流子迁移率与透光率以及薄膜质量等。

因此需要制备一种电子传输层光电性质良好无机钙钛矿太阳能电池，同时需要研发一种制备温度低，制备方便简单，且无需退火的制备方法，相比于TiO2需要高温退火，这在一定程度上减少了商业化的成本，此外，还可直接在柔性基底上制备，这也为柔性电池的发展起到了一定的推动作用；同时该制备方法也能够为其它金属硫化物半导体的制备提供一种新的思路。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种具有硫化铟薄膜的无机钙钛矿太阳能电池制备方法；本发明的目的之二在于提供一种具有硫化铟薄膜的无机钙钛矿太阳能电池。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种具有硫化铟薄膜的无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1)进行透明导电FTO基底预处理；

(2)水浴法在透明导电FTO基底上制备In₂S₃电子传输层；

(3)一步旋涂法在In₂S₃电子传输层上制备CsPbIBr₂钙钛矿吸光层；

(4)旋涂法在CsPbIBr₂钙钛矿吸光层上制备Spiro-OMeTAD空穴传输层；