[发明专利]一种基于无铅变形钙钛矿结构的太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于无铅变形钙钛矿结构的太阳能电池及其制备方法，正置电池结构依次包括顶电极、电子收集层、光吸收层、空穴收集层及衬底，或反型电池结构依次包括顶电极、空穴收集层、光吸收层、电子收集层及衬底；所述光吸收层的材料为变形钙钛矿结构的Cs2SnI6。其制备步骤为首先，以衬底作为窗口层，并在衬底上进行电极刻蚀；其次，在衬底上制备电子传输层；第三，在电子传输层上制备变形钙钛矿结构的Cs2SnI6薄膜；第四，在Cs2SnI6薄膜上制备空穴传输层；最后，在空穴传输材料上制备电极；其中，第三步骤，通过气相合成法直接在电子传输层上制备Cs2SnI6薄膜；或通过液相沉积法合成Cs2SnI6，然后通过旋涂方法将Cs2SnI6在电子传输层上制备成Cs2SnI6薄膜。

主权项

一种基于无铅变形钙钛矿结构的太阳能电池，其特征是，包括光吸收层，所述光吸收层的材料为变形钙钛矿结构的Cs2SnI6，正置电池结构依次包括顶电极、电子收集层、光吸收层、空穴收集层及衬底，其制备方法是：首先，以衬底作为窗口层，并在衬底上进行电极刻蚀，然后将刻蚀后的衬底用氢氧化钾的异丙醇饱和溶液超声清洗120min，取出用乙醇冲洗干净，再用含有乙醇、异丙醇、丙酮体积比为1:1:1的混合溶液超声清洗40min，乙醇溶液清洗40min，最后烘干备用；其次，在衬底上制备空穴传输层；第三，在空穴传输层上制备变形钙钛矿结构的Cs2SnI6薄膜；第四，在Cs2SnI6薄膜上制备电子传输层，采用低压脉冲激光沉积法(PLD法)在FTO玻璃上生长厚度300nm NiO薄膜：真空条件0.05Pa，生长温度设定为50℃，保温30min，激光能量为2.0mJ/cm2，频率为5Hz；或采用PLD法制备氧化锌层，其步骤为：采用氧化锌靶材，真空条件0.1Pa，生长温度设定为150℃，保温10min，激光能量为2.0mJ/cm2，频率为10Hz；最后，在电子传输材料上制备电极；其中，第三步骤为：通过气相合成法直接在空穴传输层上制备Cs2SnI6薄膜；或通过液相沉积法合成Cs2SnI6，然后通过旋涂方法将Cs2SnI6在空穴传输层上制备成Cs2SnI6薄膜；或，反型电池结构依次包括顶电极、空穴收集层、光吸收层、电子收集层及衬底，其制备方法是：首先，以衬底作为窗口层，并在衬底上进行电极刻蚀，然后将刻蚀后的衬底用氢氧化钾的异丙醇饱和溶液超声清洗120min，取出用乙醇冲洗干净，再用含有乙醇、异丙醇、丙酮体积比为1:1:1的混合溶液超声清洗40min，乙醇溶液清洗40min，最后烘干备用；其次，在衬底上制备电子传输层，采用低压脉冲激光沉积法在FTO玻璃上生长厚度300nm NiO薄膜：真空条件0.05Pa，生长温度设定为50℃，保温30min，激光能量为2.0mJ/cm2，频率为5Hz；第三，在电子传输层上制备变形钙钛矿结构的Cs2SnI6薄膜；第四，在Cs2SnI6薄膜上制备空穴传输层；最后，在空穴传输材料上制备电极；其中，第三步骤为：通过气相合成法直接在电子传输层上制备Cs2SnI6薄膜；或通过液相沉积法合成Cs2SnI6，然后通过旋涂方法将Cs2SnI6在电子传输层上制备成Cs2SnI6薄膜。