[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种能够在低温下完成制备，制造方便，成本低，效率高的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括如下步骤，步骤一，在基底上通过制备导电层形成太阳能电池的阴极；并在阴极上，室温下采用磁控溅射制备氧化钛薄膜形成用于传输电子的电子传输层；步骤二，在电子传输层上制备钙钛矿吸光层；步骤三，在钙钛矿吸光层上依次制备用于传输空穴的空穴传输层和收集空穴的阳极得到太阳能电池。本发明所述的室温下制备氧化钛电子传输层的方法简单便捷、薄膜的均匀性较好、重复性高、可实现大规模的制造生产；用室温下磁控溅射方法制备的氧化钛薄膜作为电子传输层制备出高效率的钙钛矿太阳能电池，并且无需煅烧，使得整个生产过程都能在低温下进行。

本案是申请日为2015年08月14日，申请号为201510501239.1的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池以其高效率、低成本、简单的电池结构以及较易的电池制备方法等优点而备受关注。由于钙钛矿材料具有较好的光吸收、较长的载流子传输距离、较弱的激子结合能以及极少的表面缺陷等优异性质，在短短的5年内，钙钛矿太阳能电池的认证效率已经突破了20％，使其成为一种潜在的极具竞争力的太阳能电池。

钙钛矿太阳能电池一般采用三明治结构，将钙钛矿吸光层置于阴极和阳极之间。为了避免钙钛矿材料与电池的阴极和阳极直接接触而降低太阳能电池的效率，在吸光层和两电极之间添加界面层是必不可少的。一般采用一些有机小分子或聚合物作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料；采用金属氧化物作为电子传输材料。其中，电子传输层在高效率的钙钛矿太阳能电池中起着至关重要的作用。一般要求电子传输层在整个可见光区具有较高的透光性、较强的电子抽取能力、较小的载流子传输电阻等特点。目前，高效率钙钛矿太阳能电池中一般采用氧化钛、氧化锌、氧化铝等作为电子传输层。采用氧化钛电子传输层的钙钛矿太阳能电池表现出良好的性能，但是一般制备氧化钛的方法(包括喷雾热解法、溶液旋涂法以及溶胶凝胶法等)均需要大于450℃高温煅烧，显然，高温处理的过程需要较高的能耗且不能在柔性基底上制备，极大的限制了钙钛矿太阳能电池的推广应用。采用低温制备的氧化锌或氧化铝作为电子传输层时，虽然也可以制备出高效率的钙钛矿太阳能电池，但是电池的稳定性相对于氧化钛作为电子传输层时较差。因此，开发一种低温下制备的电子传输材料对钙钛矿太阳能电池的发展尤为重要。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种能够在低温下完成制备，能够使用刚性或柔性基底，制造方便，成本低，效率高的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明一种钙钛矿太阳能电池制备方法，包括如下步骤，

步骤一，在基底上通过制备导电层形成太阳能电池的阴极；并在阴极上，室温下采用磁控溅射制备氧化钛薄膜形成用于传输电子的电子传输层；

步骤二，在电子传输层上制备钙钛矿吸光层；

步骤三，在钙钛矿吸光层上依次制备用于传输空穴的空穴传输层和收集空穴的阳极得到太阳能电池。

优选的，电子传输层为在室温下制备的20-300纳米的氧化钛薄膜，溅射功率是50-400瓦，靶材与样品的距离是10-30厘米。

优选的，在电子传输层上采用层层交替沉积法制备钙钛矿薄膜从而形成钙钛矿吸光层；具体的，先沉积50-100纳米氯化铅，然后沉积的厚度为300-600纳米的甲胺基碘，100-120℃下反应1-3小时，形成钙钛矿，重复此过程，直至形成厚度为200-500纳米的钙钛矿吸光层。

进一步，得到的钙钛矿吸光层冷却至室温后用异丙醇清洗除去过量的甲胺基碘；在钙钛矿吸光层上制备100-200纳米的空穴传输层。

优选的，所述的阴极采用氧化铟锡、掺氟氧化锡或掺铝氧化锌。