[发明专利]一种加入有机胺诱导钙钛矿吸光层结晶取向的无铅钙钛矿太阳能电池制备方法

说明书

本发明公开了一种加入有机胺诱导钙钛矿吸光层结晶取向的无铅钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括步骤：将透明电极衬底进行超声波清洗后再通过臭氧等离子体清洗；然后依次采用不同的旋涂速度制备空穴传输层和钙钛矿吸光层薄膜；在钙钛矿吸光层上按预设的旋涂速度旋涂制备电子传输层材料的溶液，形成薄膜后放置在设定温度的热台上进行退火处理；在形成的电子传输层上旋涂设定量的极性溶剂，在真空蒸镀仓镀腔中，通过热蒸发的方式在经极性溶剂修饰处理后的电子传输层上沉积空穴阻挡层传输层和顶电极，本发明通过在钙钛矿吸光层加入一种有机胺PEAI，促进载流子迁移率，短路电流密度提高，稳定性提高的同时提升了电池性能。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池制备领域，具体的说是涉及一种加入有机胺诱导钙钛矿吸光层结晶取向的无铅钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着光电领域的蓬勃发展，钙钛矿太阳能电池的PCE(高能量转换效率) 和低成本制造工艺以及与柔性技术的兼容性等特性完全符合商业要求，因此吸引了全世界的关注，并引发了许多研究兴趣，但是由于市面上大部分的钙钛矿太阳能电池均为铅基的钙钛矿太阳能电池，对环境污染较为严重，因此，锡基的无铅钙钛矿太阳能电池得到了迅猛的发展，近几年钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已经提升至超过20％，接近商业化硅基太阳能电池的能量转换效率，这可归因于钙钛矿的独特性质，例如大电荷载流子迁移率和长电荷载流子扩散长度。

由于Sn²⁺极易氧化成Sn⁴⁺，因此锡基的钙钛矿极其不稳定，具有疏水性和稳定性的低维无铅钙钛矿太阳能电池也就成为了研究热门。PSC(Perovskite Solar Cells，钙钛矿太阳能电池)器件为钙钛矿吸光层夹在ETL和HTL层之间的夹层结构，ETL和HTL层的性质在很大程度上影响着PSC的器件性能。通过优化ETL和HTL层可有效的改善器件性能，其中，对ETL层表面进行表面溶剂处理是一种有效的途径。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种加入有机胺诱导钙钛矿吸光层结晶取向的无铅钙钛矿太阳能电池的制备方法，通过在钙钛矿吸光层加入一种有机胺PEAI，促进载流子迁移率，短路电流密度提高，稳定性提高的同时提升了电池性能。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种加入有机胺诱导钙钛矿吸光层结晶取向的无铅钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述电池包括依次叠加的衬底、透明的电极层、空穴传输层、吸光层、电子传输层空穴阻挡层以及顶电极；所述吸光层夹在空穴传输层和电子传输层之间，在无铅钙钛矿太阳能电池中加入能够诱导钙钛矿吸光层结晶取向的有机胺，所述制备方法包括如下步骤：

1)刻有阳电极的玻璃衬底的处理：将刻有阳电极的玻璃衬底依次在去离子水、丙酮、乙醇中各进行10-20min的超声清洗，彻底清洗后放入臭氧等离子体处理器中清洗表面3-5min；

2)空穴传输层的制备：将空穴传输层材料旋涂到玻璃衬底表面，放于热台上于115-130℃条件下进行退火处理10-20min，厚度为25-35nm；

3)钙钛矿前驱液的配制：将摩尔比为SnI2:PEAI:FAI:SnF2＝1:x:(1-x):0.1溶解在DMF和DMSO体积比为1:1的混合溶液中作为钙钛矿前驱液，所述钙钛矿前驱液的终浓度为1.0-1.2mol/L，室温下磁力搅拌2h；

4)钙钛矿薄膜的制备：在所述空穴传输层上滴加30-40uL所述钙钛矿前驱液后以3000-4000rmp的转速开始旋涂在15s之后冲极性溶剂，旋涂过程结束后置于60-70℃热台上退火10min，厚度为300-350nm；

5)电子传输层的制备：在钙钛矿薄膜上以2000-3000rpm的转速旋涂电子传输层，所述PCBM溶于氯仿溶液中，厚度为30-40nm；