[发明专利]一种无电子输运层钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明公开了一种无电子输运层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池器件的制备技术领域，具体制备过程包括制备n型半导体纳米颗粒掺杂的钙钛矿太阳能电池光吸收层、制备PMMA钝化层及制备无电子输运层钙钛矿太阳能电池等步骤。本发明所提供的方法简单易行，制备的样品具有较高的光电转换效率，同时可以大大提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，稳定性的解决有助于钙钛矿太阳能电池的规模化应用。

技术领域

本发明属于太阳能电池器件的制备技术领域，具体涉及一种无电子输运层钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池因具有优异的性能而受到人们的广泛关注。通常的钙钛矿太阳能电池器件的结构主要分为正置结构和倒置结构两种。无论是正置结构还是倒置结构中都需要电子传输层和空穴传输层。电子传输层可以降低电极和钙钛矿之间的势垒，促进载流子的传输，也可以有效的阻挡空穴，从而抑制电子和空穴在界面处的复合。由于电子和空穴的相对质量存在过大差异，同时电子提取效率和空穴提取效率的过大差异，会引起钙钛矿太阳能器件强烈的迟滞效应，为了解决这一问题，同时并不降低钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，本发明主要在光吸收层引入电子掺杂，在光吸收层中引入梯度带隙，提高光吸收层中的光生电子提取和传输效率，基于这一特点可以钙钛矿太阳能电池器件中的电子输运层。在不降低钙钛矿太阳能电池器件光电转换效率的基础上，制备无电子传输层钙钛矿太阳能电池器件。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种电池结构简单且性能优良的无电子输运层钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法利用电子传输层材料对钙钛矿太阳能电池中的光吸收层进行掺杂，制备无电子传输层钙钛矿太阳能电池器件，以便在不降低钙钛矿太阳能电池器件光电转换效率的基础上简化钙钛矿太阳能电池器件的结构。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种无电子输运层钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：

步骤S100：制备钙钛矿太阳能电池光吸收层前驱液

步骤S101：将CH₃NH₃I粉末和PbI₂粉末混合后分散于DMF和DMSO的混合溶剂中，再于60℃搅拌10-15h得到钙钛矿前驱液，将得到的钙钛矿前驱液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤头进行过滤得到澄清的钙钛矿光吸收层前驱溶液；

步骤S200：制备n型半导体材料TiO₂纳米颗粒掺杂的钙钛矿太阳能电池光吸收层前驱液；

步骤S201：将锐钛矿相TiO₂纳米晶体分散于氯仿和无水乙醇的混合溶剂中制得浓度不超过5wt%的TiO₂胶体溶液；

步骤S202：将PCBM分散于氯苯中制得浓度为50mg mL^-1的PCBM前驱溶液；

步骤S203：将CH₃NH₃I粉末和PbI₂粉末混合后分散于DMF和DMSO的混合溶剂中，再于60℃搅拌10-15h得到钙钛矿前驱液，将得到的钙钛矿前驱液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤头进行过滤得到澄清的钙钛矿前驱液；

步骤S204：将步骤S201制得的TiO₂胶体溶液和步骤S202制得的PCBM前驱溶液滴加到步骤S203制得的澄清的钙钛矿前驱液中，继续于60℃搅拌1-2h；

步骤S205：将步骤S204得到的混合溶液用0.45μm规格的聚四氟乙烯过滤头进行过滤得到TiO₂和PCBM掺杂的电子型钙钛矿光吸收层前驱溶液；

步骤S300：制备空穴传输层前驱液