[发明专利]一种纯相高性能CsPbBr3

说明书

本发明公开了一种纯相高性能CsPbBr₃太阳电池及其制备方法，所述制备方法包括：选取带有FTO电极阴极的玻璃衬底；在FTO电极阴极上制备TiO₂电子传输层，获得FTO/TiO₂基底；在TiO₂电子传输层上形成CsPb₂Br₅二维钙钛矿薄膜，获得FTO/TiO₂/CsPb₂Br₅基底；利用CsBr水溶液通过原位相变将CsPb₂Br₅二维钙钛矿薄膜转变为CsPbBr₃钙钛矿光吸收层，获得FTO/TiO₂/CsPbBr₃基底；在CsPbBr₃钙钛矿光吸收层上沉积碳电极阳极，获得纯相高性能CsPbBr₃太阳能电池。该制备方法基于原位相变，利用PbBr₂和CsBr生成二维钙钛矿CsPb₂Br₅，而后通过原位相变方法将二维钙钛矿CsPb₂Br₅转变为纯相的三维钙钛矿CsPbBr₃，依照该方法可以得到纯相的CsPbBr₃薄膜，且制备工艺简单、成本较低。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳电池技术领域，具体涉及一种纯相高性能CsPbBr₃太阳电池及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳电池，属于第三代太阳电池。有机金属卤化物钙钛矿的优点显著，具有带隙可调、载流子扩散长度长、迁移率高、缺陷密度低等诸多优异的光学和电学性质。这使得钙钛矿太阳电池具有与硅基太阳电池相当的效率，此外由于其光电转换效率高、制备工艺简单且成本低廉等潜在，成为了近年来光电器件研究领域的热点。

目前，由于有机-无机杂化铅卤钙钛矿包含易挥发、亲水性的有机阳离子组份，使其在高温、高湿或持续光照条件易于分解而退化。因此，在高温、高湿或持续光照等极端条件下，有机-无机杂化铅卤钙钛矿太阳电池难以避免地存在可靠性差的问题，另一方面，大多数钙钛矿光伏器件包含有机的电荷传输层和金属电极，前者自身存在稳定性差的问题。此外，器件金属电极中的原子倾向于扩散至有机-无机杂化铅卤钙钛矿薄膜/电荷传输层界面，与薄膜中的卤素发生化学反应，进一步加剧了器件的衰退。然而，碳基CsPbBr₃无机钙钛矿太阳电池，其完全避免了使用稳定性较差的有机-无机杂化铅卤钙钛矿材料、有机电荷传输材料以及金属电极，因而，成为克服钙钛矿光伏器件所面临的可靠性问题的重要途径之一。另外，由于采用了廉价的碳电极取代了金属电极和有机电荷传输层，器件的制造成本得到了进一步的降低。

然而，目前的CsPbBr₃钙钛矿光吸收层通常采用一步溶液旋涂法或两步旋涂法来制备，其中一步法制备虽然过程简单，但是成膜质量低，对器件性能产生不利影响；通过两步法制备CsPbBr₃薄膜虽然在成膜质量上有所改观，但是无法制备纯相的CsPbBr₃薄膜，而非纯相的薄膜会引入不受控制的杂相，进而会产生缺陷及能量势垒，阻碍载流子传输影响器件性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种纯相高性能CsPbBr₃太阳电池及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个方面提供了一种纯相高性能CsPbBr₃太阳电池的制备方法，包括：

选取带有FTO电极阴极的玻璃衬底；

在所述FTO电极阴极上制备TiO₂电子传输层，获得FTO/TiO₂基底；