[发明专利]一种以氧化钛和钛酸钡复合材料作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

摘要

一种以氧化钛和钛酸钡复合材料作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，属于太阳电池技术领域。依次由FTO导电玻璃、由致密的TiO2薄膜与BaTiO3薄膜构成的电子传输层、CH3NH3PbI3光吸收层、2,2',7,7'‑四[N,N‑二(4‑甲氧基苯基)氨基]‑9,9'‑螺二芴空穴传输层和Ag电极组成。本发明中采用了新型的BaTiO3/TiO2复合材料作为钙钛矿太阳电池的电子传输层，通过BaTiO3与CH3NH3PbI3钙钛矿材料晶体结构相似的特性引导生长出与电子传输层结合更紧密的、更大晶粒的钙钛矿吸光材料，改善了电子传输层与钙钛矿层之间接触界面的微观形貌，进一步提高了钙钛矿太阳电池的光电特性，达到提高太阳能电池的性能的目的。

主权项

1.一种以氧化钛和钛酸钡复合材料作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其步骤如下：①对FTO导电玻璃进行清洗：依次将FTO导电玻璃放入甲苯、丙酮、去离子水、异丙醇中超声处理10～30分钟，随后使用氮气吹干；②配置0.1～0.3mol/L的乙酰丙酮钛的正丁醇溶液，并搅拌均匀；③将步骤②得到的乙酰丙酮钛溶液旋涂在步骤①得到的FTO导电玻璃上，随后在120～150℃条件下加热5～10分钟，再在450～550℃条件下加热20～50分钟，然后将衬底冷却至室温；④配置0.01～0.03mol/L的Ba(NO3)2水溶液，并搅拌均匀；⑤将步骤③中得到的FTO导电玻璃衬底浸泡在Ba(NO3)2溶液中30～60秒，随后使用去离子水清洗玻璃衬底，使用氮气吹干玻璃衬底，然后在110～140℃条件下加热20～50分钟，再在450～550℃条件下加热20～50分钟，冷却至室温后在玻璃衬底上得到氧化钛和钛酸钡复合材料电子传输层，其厚度为50～80纳米。⑥将二甲基甲酰胺与二甲基亚砜以体积比9：1～7：3混合并搅拌均匀，随后将CH3NH3I与PbI2以摩尔比3：1混合溶解于DMF和DMSO的混合溶液中并搅拌均匀，得到CH3NH3PbI3钙钛矿溶液；⑦将步骤⑥得到的钙钛矿溶液旋涂在步骤⑤得到的电子传输层上，随后在80～100℃条件下加热20～50分钟，冷却至室温后在电子传输层上得到CH3NH3PbI3钙钛矿吸光层，其厚度为300～400纳米；⑧将1g的2,2',7,7'‑四[N,N‑二(4‑甲氧基苯基)氨基]‑9,9'‑螺二芴加入到12～14毫升氯苯、16～18微升双三氟甲基磺酰亚胺锂和26～30微升4‑叔丁基吡啶中配成溶液，将该溶液旋涂在步骤⑦中得到的CH3NH3PbI3钙钛矿吸光层上，得到空穴传输层，其厚度为250～350纳米；⑨在步骤⑧得到的空穴传输层上蒸镀厚80～120纳米的银电极，从而制备得到以氧化钛和钛酸钡复合材料作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池。