[发明专利]一种高效稳定钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效稳定钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法包含：在透明导电衬底上旋涂空穴传输层，在60～100℃退火处理；将钙钛矿层旋涂于空穴传输层上，在80～140℃退火处理；将旋涂钙钛矿层后的材料置于湿度为24～39％的空气环境中静置；将电子传输层旋涂在钙钛矿层上，在80～100℃退火处理；将阴极修饰层旋涂在电子传输层上；将金属电极真空蒸镀在阴极修饰层上。本发明的方法利用空气中无处不在的水分对钙钛矿薄膜进行处理，使得钙钛矿薄膜与空气充分接触，在水分的作用下使钙钛矿分解再重结晶，以增大钙钛矿晶粒，减少晶界面积，降低缺陷态密度，改善界面电荷传输，从而提高PSCs器件性能。

技术领域

本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体涉及一种高效稳定钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

面临着资源匮乏和环境恶化的问题，对于新能源的寻找成为了当前的首要问题，太阳能作为一种分布最广能量大的可再生的新能源，成为了人们追捧的对象，为充分的利用太阳能，只有将其通过太阳能电池将其转换成应用最为广泛的电能。太阳能电池的发展历程可分为三代，第一代与第二代因为成本高、难以制造等因素而无法大规模的生产应用，而第三代太阳能电池具有成本低、效率高和可柔性化等优点而备受青睐。

在第三代新型太阳能电池中，钙钛矿太阳能电池(PSCs)因具有高吸收系数、长扩散范围和高电荷迁移率等优点而成为被竞相研究的对象(J.M.Frost,Nano Letters,14(2014):2584-2590；Q.Dong,science,347(2015):967-70)，自2009年首次报道以来，PSCs已经从最初的3.8％的光电转换效率(PCE)在短短的十年时间里提升到24.66％(A.Kojima,Journal of the American Chemical Society,131(2009):6050-6051；Y.Deng,NatureEnergy,3(2018):560-566；M.Saliba,Science,354(2016):206-209；H.Min,Science,366(2019):749-753)。虽然PSCs在性能上取得了极大地进步，但是因性能、稳定性与自身的毒性等问题使其无法生产应用，其中性能是限制其应用的最主要的因素。影响性能的原因除自身材料的性质以外，更多的是来自存在于表面与晶界的缺陷(B.Chen,Chemical SocietyReviews,48(2019):3842-3867)，而通过溶剂工程处理钙钛矿薄膜，辅助钙钛矿晶粒生长是降低钙钛矿缺陷的有效措施之一，例如：

(1)黄劲松课题组通过使用DMF溶剂辅助退火，控制晶粒生长，获得了较大尺寸的钙钛矿晶粒，并且使得钙钛矿薄膜更加致密，降低晶界处缺陷，有效的增加了电荷扩散长度，提高了PSCs效率(Z.Xiao,Advanced Materials,26(2014):6503-6509)；

(2)J.Mou等人通过使用丁醇辅助钙钛矿退火，调控晶粒的生长速度，促进较大尺寸晶粒的生长，将器件效率从13.50％提升到14.81％(J.Mou,Journal ofMaterialsScience:Materials in Electronics,30(2019):746-752)；

(3)S.Wang等人报道称将DMSO引入到钙钛矿薄膜的退火过程中，能够有效的控制钙钛矿的结晶度，获得大尺寸晶粒，降低缺陷态密度，使得效率有所提升(S.Wang,Superlattices and Microstructures,113(2018):1-12)。

虽然使用溶剂辅助退火能够明显的改善PSCs的性能(L.Tian,ACS AppliedEnergy Materials,2(2019):4954-4963；H.Peng,Surface and Coatings Technology,359(2019):162-16)，但由于大部分有机溶剂具有易挥发和有毒等原因，使得该处理方法具有局限性。