[发明专利]一种氧化钛纳米纤维基钙钛矿柔性太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种氧化钛纳米纤维基钙钛矿柔性太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池的制备技术领域。本发明的技术方案要点为一种氧化钛纳米纤维基钙钛矿柔性太阳能电池的制备方法，在高纯的Ti金属片上阳极氧化制备TiO2氧化纳米层，再在TiO2氧化纳米层上依次制备氧化钛纳米纤维层、CH3NH3PbI3型钙钛矿吸收层、P3HT空穴传导层和CNTs透明导电薄膜最终制得氧化钛纳米纤维基钙钛矿柔性太阳能电池。本发明采用阳极氧化技术在Ti金属片上制备TiO2氧化纳米层，基底Ti金属片直接作电极，TiO2纳米纤维层增强了电子传输作用，同时增强了其他各层与基底电极紧密结合，制作的块体太阳能电池板有较好机械强度和柔韧性，能量转换效率约为8.8%。

主权项

一种氧化钛纳米纤维基钙钛矿柔性太阳能电池的制备方法，其特征在于具体步骤为：（1）基底Ti/TiO2氧化纳米层的制备将0.2mm厚纯度为99.99%的钛金属片剪切后放入丙酮中超声清洗15min，再将超声清洗后的钛金属片于500℃隔绝空气退火3h，将退火处理后的钛金属片在配制的含有NH4F、H2O和HF的乙二醇溶液中进行阳极氧化，阳极氧化后的钛金属片在空气中于450℃锻烧3h得到基底Ti/TiO2氧化纳米层；（2）氧化钛纳米纤维层的制备采用静电纺丝制备氧化钛纳米纤维层，取2.5mL酒精和0.75mL冰乙酸置于烧杯中，将烧杯放在磁力搅拌器上搅拌30min，搅拌结束后加入0.125g聚乙烯吡咯烷酮，再搅拌2h，搅拌结束后加入0.75mL钛酸四丁酯，继续搅拌1h，搅拌结束后得到可纺性前驱体溶液，再将配制好的前驱体溶液注入溶液存储器里，调节静电纺丝机的注射速度使溶液流出，调整注射器与接收屏之间的距离，关闭静电纺丝机玻璃门，正电压为9KV，负电压为500V，看到有丝线状物质从溶液存储器飘向接收器，当观察到纺丝均匀后关闭两端之间的电压，将步骤（1）得到的基底粘在接收器上，正电压为9KV，负电压为500V，设置纺丝时间为5min，纺丝结束后将得到的样品于180℃干燥2h，干燥结束后将样品置于管式炉中，从室温以1.5℃/min的升温速率升温至450℃，在450℃保温3h，再以2℃/min的降温速率降温至室温在基底的TiO2氧化纳米层上形成氧化钛纳米纤维层；（3）CH3NH3PbI3型钙钛矿吸收层的制备将PbI2和CH3NH3I粉末以摩尔比1:1混合溶解于N,N‑二甲基甲酰胺中配制成CH3NH3PbI3前驱液，于70℃搅拌至完全溶解，前驱液的质量浓度为40%，将步骤（2）得到的基底片清洗后干燥，取CH3NH3PbI3前驱液在基底的氧化钛纳米纤维层上进行旋涂，再于115℃退火处理30min在基底的氧化钛纳米纤维层上形成CH3NH3PbI3型钙钛矿吸收层；（4）P3HT空穴传导层的制备将20mg P3HT溶于2mL二氯苯中得到P3HT前驱液，溶解过程进行水浴加热，保持水浴温度为50℃，再将P3HT前驱液旋涂在基底的CH3NH3PbI3型钙钛矿吸收层上，然后在氮气气氛中于70℃烘干40min在基底的CH3NH3PbI3型钙钛矿吸收层上形成P3HT空穴传导层；（5）CNTs透明导电薄膜的制备将CNTs和TNWDIS在水介质中共混，在超声波粉碎机中分散，再经过低速离心机沉降得到CNTs分散液，将CNTs分散液通过涂膜器涂覆在基底的P3HT空穴传导层上，然后烘干即制得柔性太阳能电池。