[发明专利]基于二氧化钛-铜铟硫量子点核壳结构的高稳定性钙钛矿太阳能电池及制备方法

摘要

本发明提供一种基于二氧化钛‑铜铟硫量子点核壳结构的高稳定性钙钛矿太阳能电池及制备方法。电池由透明导电玻璃FTO作为基底，TiO₂‑CuInS₂核壳结构作为电子传输材料层，钙钛矿CH₃NH₃PbI₃作为光吸收层，Spiro‑MeOTAD作为空穴传输层，Au作为空穴收集层。利用水热及溶剂热方法制备电子传输层材料，再制备CH₃NH₃PbI₃分子吸光层，将空穴传导材料Siro‑MeOTAD旋涂于CH₃NH₃PbI₃薄膜表面；最后将金蒸镀于Siro‑MeOTAD上并封装好；得到电池。制备的电池具有优异的光伏性能和稳定性。相对于纯TiO₂作为电子传输材料而言，该结构电池具有明显提高的光伏特性和稳定性。

主权项

1.一种基于二氧化钛‑铜铟硫量子点核壳结构的高稳定性钙钛矿太阳能电池的制备方法；其特征是，由透明导电玻璃FTO作为基底，TiO₂‑CuInS₂核壳结构作为电子传输材料层，钙钛矿CH₃NH₃PbI₃作为光吸收层，Spiro‑MeOTAD作为空穴传输层，Au作为空穴收集层；具体步骤如下：(1)利用水热及溶剂热方法制备电子传输层材料：将质量分数为37％的盐酸和蒸馏水以1:1‑1:2的体积比共混，搅拌混合，将混合液导入由聚四氟乙烯内衬 且镶嵌有FTO玻璃的反应釜中，并向其中加入钛酸异丙酯，超声溶解；于180℃反应60‑120分钟，冷却至室温，得到TiO₂纳米棒阵列/FTO薄膜；将得到的TiO₂纳米棒阵列/FTO薄膜浸润于摩尔浓度为1.0×10^‑4‑1.0×10^‑6M的巯基丙氨酸水溶液中3‑7天，使其表面得到修饰；修饰好的TiO₂纳米棒阵列/FTO薄膜薄膜置于CuInS₂量子点的前驱体溶液中，于160‑180℃条件下反应6‑12小时取出，便得到了TiO₂‑CuInS₂纳米棒阵列/FTO薄膜；(2)CH₃NH₃PbI₃分子吸光层的制备：取PbI₂和CH₃NH₃I摩尔比为1:3溶解于DMF中，搅拌10‑24h，得到CH₃NH₃PbI₃含量为20％‑30％的钙钛矿前驱体溶液；将该溶液旋涂于TiO₂‑CuInS₂纳米棒阵列表面并于80℃‑120℃条件下退火15‑30min，得到厚度为500‑1000nm的CH₃NH₃PbI₃分子光吸收层；(3)将空穴传导材料Spiro‑MeOTAD旋涂于CH₃NH₃PbI₃薄膜表面，并于80℃‑100℃条件下退火15‑30分钟；最后将100‑200nm厚度的金蒸镀于Spiro‑MeOTAD上并封装好；得到电池。