[发明专利]一种反型钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种以NaYF₄纳米晶修饰CuInS₂的反型钙钛矿太阳能电池，该反型钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的ITO导电玻璃、CuInS₂空穴传输层、NaYF₄修饰层、钙钛矿吸收层、PCBM电子传输层和Ag电极。试验证明：在空气中放置190h后，含NaYF₄修饰层的钙钛矿电池的转换效率保持为初始值的91%，而没有修饰层的钙钛矿电池的转换效率则降低为初始值的72%，说明NaYF₄修饰层的加入可以显著提高钙钛矿太阳电池的稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种以NaYF₄纳米晶修饰CuInS₂的反型钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近年来，钙钛矿太阳能电池因其具有很多优异的特性而备受人们关注。目前，钙钛矿太阳能电池的转换效率已经达到25.5%，接近于工业化硅基太阳能电池的转换效率。钙钛矿太阳电池从结构上可分为正型（n-i-p）和反型（p-i-n）。反型钙钛矿电池一般由空穴传输层、钙钛矿吸收层和电子传输层组成。空穴传输层的作用是从钙钛矿吸收层里抽取光生空穴，并将其传输至电极。在反型钙钛矿太阳能电池中，常用的空穴传输材料为有机分子，如：PEDOT:PSS、PTAA等。基于有机空穴材料制作的钙钛矿太阳能电池存在稳定性不好、成本高等技术缺陷，人们逐渐采用无机空穴材料来代替有机空穴材料制备反型钙钛矿太阳能电池，如：NiO、CuI、CoO、CuInS₂等。

然而，基于现有无机空穴材料制作的反型钙钛矿太阳能电池仍存在光电转换效率较低等技术缺陷，因此有必要采取一些策略来进一步提高基于无机空穴材料的反型钙钛矿电池光电转换效率和稳定性，就成为了现如今的当务之急。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种以NaYF₄纳米晶修饰CuInS₂的反型钙钛矿太阳能电池，其在空气中放置190h后，含NaYF₄修饰层的钙钛矿电池的转换效率保持为初始值的91%，而没有修饰层的钙钛矿电池的转换效率则降低为初始值的72%，说明NaYF₄修饰层的加入可以显著提高钙钛矿太阳电池的稳定性。

本发明还提供了上述反型钙钛矿太阳能电池的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明公开了一种以NaYF₄纳米晶修饰CuInS₂的反型钙钛矿太阳能电池（结构示意图见图1），该反型钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的ITO导电玻璃、CuInS₂空穴传输层、NaYF₄修饰层、钙钛矿吸收层、PCBM电子传输层和Ag电极。

进一步的，所述NaYF₄修饰层经下述方法制备获得：将NaYF₄纳米晶的氯苯分散液旋涂在CuInS₂空穴传输层上，即得。

具体的，所述NaYF₄纳米晶经下述方法制备获得：三颈瓶中加入0.18-0.20g YCl₃、13-18ml十八烯（ODE）和6-8 ml的油酸（OA），在氮气保护下搅拌均匀，然后加入含有0.1-0.2g NaOH、0.1-0.2g NH₄F和8-15 ml甲醇的混合溶液，升温至70-90℃，待甲醇挥发完毕，温度升高至250-270℃并保温反应1-2h，降至室温，洗涤，获得NaYF₄纳米晶；将NaYF₄纳米晶分散在氯苯中，备用。

本发明提供了一种上述反型钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括如下步骤：