[发明专利]一种混合单晶钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种混合单晶钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将铅基材料、三维钙钛矿前驱体材料和二维钙钛矿前驱体材料溶于有机溶剂A中，得到混合溶液；将所述混合溶液转移至加热板上进行加热，使铅基材料、三维钙钛矿前驱体材料和二维钙钛矿前驱体材料生成混合单晶，将所述混合单晶洗涤后溶解于有机溶剂B，得到混合单晶前驱体溶液；将空穴传输介质前驱体溶于有机溶剂C后，再旋涂至导电基质上，并进行加热，得到空穴传输层；

(2)将步骤(1)所述的混合单晶前驱体溶液旋涂至步骤(1)所述空穴传输层上表面，并进行加热，使所述空穴传输层上表面生成钙钛矿层；

(3)将电子传输介质前驱体溶于有机溶剂D后，将得到的溶液在保护性气氛中旋涂至步骤(2)所述钙钛矿层上表面，使所述钙钛矿层上表面生成电子传输层；

(4)在步骤(3)所述电子传输层上表面蒸镀电极层，得到混合单晶钙钛矿太阳能电池。

2.如权利要求1所述的混合单晶钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述铅基材料为PbI₂、PbCl₂或PbBr₂，所述三维钙钛矿前驱体材料为碘化甲胺或碘化乙胺，所述二维钙钛矿前驱体材料为碘化苯乙胺或碘化丁胺，所述铅基材料、三维钙钛矿前驱体材料和二维钙钛矿前驱体材料的物质的量之比为1:(1-0.8):(0.05-0.2)。

3.如权利要求1所述的混合单晶钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中混合溶液加热的过程为：先在60℃-75℃条件下加热1h-2h，然后在90℃-110℃条件下加热9h-12h；所述有机溶剂A为γ-丁内酯或二甲基甲酰胺，所述有机溶剂B为二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂。

4.如权利要求1所述的混合单晶钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述旋涂的速度为3000rpm-3500rpm，旋涂的时间为35s-45s；步骤(1)中旋涂空穴传输层介质前驱体溶液时加热的温度为240℃-250℃，加热的时间为40min-45min；所述有机溶剂C为甲氧基乙醇或乙醇；所述空穴传输介质前驱体为醋酸镍或硝酸镍。

5.如权利要求1所述的混合单晶钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述旋涂分为两个阶段，先在800rpm-2000rpm的速度下旋涂8s-10s，然后在4000rpm-5000rpm的速度下旋涂20s-30s；步骤(2)中所述旋涂的同时滴加甲苯、氯苯或乙酸乙酯；步骤(2)中所述旋涂在空气中进行；步骤(2)所述加热的温度为100℃-105℃，加热的时间为5min-10min。

6.如权利要求1所述的混合单晶钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述旋涂的速度为1500rpm-2000rpm，旋涂的时间为40s-60s；所述有机溶剂D为氯苯或甲苯；所述电子传输介质前驱体为富勒烯衍生物。

7.如权利要求1所述的混合单晶钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述电极层为银电极或金电极，所述电极层的厚度为60nm-100nm。

8.由权利要求1-7任一所述制备方法制备得到的混合单晶钙钛矿太阳能电池。

9.如权利要求8所述的混合单晶钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的钙钛矿层上的晶粒大小为150nm-1.8μm。

10.如权利要求8或9所述的混合单晶钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的钙钛矿层上的电子缺陷密度为1.11×10¹⁵cm^-3-2.07×10¹⁵cm^-3。