[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池的制备方法

权利要求书

1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

a)在原位制备的FTO表面依次形成半导体材料层、碘化铅种子层、钙钛矿材料层、载流子传输层和金属电极，得到钙钛矿太阳能电池；

步骤a)中所述原位制备的FTO的制备方法具体为：

在浮法玻璃生产线锡槽窄段插入多通道镀膜器，以纯度为95wt％的单丁基三氯化锡为前驱物，99wt％的三氟乙酸为掺杂剂，以空气和水作为反应的氧化剂和催化剂进行镀膜；采用摩尔分数为1～2％的MBTC、0.5～1％的TFA、4～6％的水和N₂为载气，进入蒸发器后在175℃气化；气化后进入混气室混合并通过镀膜器喷涂在温度为675℃玻璃的表面，混合气体在气-固相界面发生反应，沉积形成致密的FTO固态薄膜；

所述原位制备的FTO的残余温度为450℃～650℃；

步骤a)中所述形成半导体材料层的过程具体为：

待原位制备FTO的残余温度降至300℃～500℃，喷涂半导体材料的前驱体溶液，以上述300℃～500℃的残余温度为热源，形成厚度为5nm～100nm的半导体材料层；

步骤a)中形成钙钛矿材料层的过程具体为：

待原位制备FTO的残余温度降至200℃～300℃，喷涂钙钛矿溶液，以上述200℃～300℃的残余温度为热源，定向生成200nm～500nm钙钛矿材料层。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半导体材料的前驱体溶液选自包括锡源的前驱体溶液或包括镍源的前驱体溶液；所述锡源选自SnCl₂、SnCl₄、C₄H₉SnCl₃和SnCl₄·5H₂O中的一种或多种；所述镍源选自NiNO₃·6H₂O、醋酸镍、NiCl₂和NiCl中的一种或多种；所述半导体材料的前驱体溶液的溶剂选自水、乙醇、甲醇、正丁醇和异丙醇的一种或多种；所述半导体材料的前驱体溶液中半导体材料的的浓度为0.01mol/L～5mol/L。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述包括锡源的前驱体溶液还包括：

掺杂金属离子；所述掺杂金属离子选自Li⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Y³⁺、Sb³⁺和Nb⁵⁺中的一种或多种；所述包括锡源的前驱体溶液中掺杂金属离子的浓度为0.001mol/L～0.1mol/L。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述包括镍源的前驱体溶液还包括：

掺杂碱性金属阳离子、掺杂过渡金属阳离子和掺杂非金属分子中的一种或多种；所述掺杂碱性金属阳离子选自K⁺、Mg⁺、Li⁺和Na⁺中的一种或多种；所述掺杂过渡金属阳离子选自Zn²⁺、Cu⁺、Co²⁺、Al³⁺和Ag⁺中的一种或多种；所述掺杂非金属分子为硝酸胍。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中形成碘化铅种子层的方式为喷涂碘化铅的DMF和/或DMSO溶液；所述碘化铅的DMF和/或DMSO溶液中碘化铅的浓度为0.01mol/L～1mol/L；所述碘化铅种子层的厚度为1nm～10nm。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿溶液由钙钛矿前驱体材料与有机溶剂配制而成；所述钙钛矿前驱体材料选自PbI₂、PbBr₂、CsI、CsBr、FAI、MAI、MACl和MABr中的一种或多种；所述有机溶剂选自DMF、DMSO、2-ME、ACN和GBL中的一种或多种；所述钙钛矿溶液中钙钛矿前驱体材料的浓度为0.05mol/L～1.5mol/L。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述载流子传输层为电子传输层或空穴传输层；所述电子传输层的材料选自C60、SnO₂和TiO₂中的一种或多种；所述空穴传输层的材料选自PTAA和/或Spiro；所述载流子传输层的厚度为20nm～100nm。