[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明提供了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；所述原位制备的FTO的残余温度为450℃~650℃。与现有技术相比，本发明提供的制备方法不需要在制备过程中再额外提供外部热源，节约能耗，并且以碘化铅作为种子层定向生成钙钛矿，可以诱导钙钛矿沿（110）和（220）晶面进行择优生长，制备得到的钙钛矿太阳能电池光电转换效率高。实验结果表明，本发明提供的制备方法得到的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率在16%以上。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，更具体地说，是涉及一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），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能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对；由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者形成激子，而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长；然后，这些未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到电子传输层，最后被ITO收集，而空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集，当然，这些过程中总不免伴随着一些载流子的损失，如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合（钙钛矿层不致密的情况）、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合，因此要提高电池的整体性能，这些载流子的损失应该降到最低；最后，通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。

目前，钙钛矿太阳能电池发展现状良好，但现有技术中钙钛矿太阳能电池制备过程中，氧化锡或氧化镍以及钙钛矿材料层的制备过程，需要单独进行高温加热，能耗高，进而造成能源的浪费，使整个组件的能源回收周期更长。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，本发明提供的制备方法不需要在制备过程中再额外提供外部热源，节约能耗，并且制备得到的钙钛矿太阳能电池光电转换效率高。

本发明提供了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；

所述原位制备的FTO的残余温度为450℃~650℃。

优选的，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。

优选的，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，以上述残余温度为热源，形成厚度为5nm~100nm的半导体材料层。