[发明专利]一种全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用

摘要

本发明提供了一种全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，具体是利用有机P型聚苯胺作为电子给体，无机N型氧化锌作为电子受体，通过复合形成有机‑无机杂化异质结，用于吸收长波段太阳光激发光生载流子，并在P‑N节处发生电荷分离，产生光电效应。本发明利用聚苯胺/氧化锌有机‑无机杂化光活化层吸光范围宽、能带结构可调、空穴提取能力强的优势，大幅度拓宽全无机CsPbBr3钙钛矿太阳能电池的光谱响应范围和抑制电荷复合，从而提升电池的光电转换效率。本发明所述聚苯胺/氧化锌有机‑无机杂化光活化层的吸光范围宽、稳定性好、制备方法简便易行、成本低廉。

主权项

1.基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：(1) 将苯胺单体溶解在HCl水溶液中，配成苯胺盐酸溶液；将过硫酸铵溶解在HCl水溶液中，配成过硫酸铵溶液；取所述过硫酸铵溶液缓慢滴加到所述苯胺盐酸溶液中，在低温环境发生聚合反应制得聚苯胺反应液；将聚苯胺反应液抽滤，清洗，真空干燥制得聚苯胺粉体；(2) 配制浓度为0.1~0.2mol/L的乙酸锌甲醇溶液和0.3~0.5mol/L的氢氧化钾甲醇溶液；将所述氢氧化钾甲醇溶液逐滴加到所述乙酸锌甲醇溶液中，在60~70℃下剧烈搅拌反应，经离心、干燥后制得氧化锌纳米颗粒；(3)、将所述聚苯胺粉体和氧化锌纳米颗粒在氯苯中混合，制得聚苯胺/氧化锌前驱体溶液；(4)、配制浓度为0.5~1mol/L的钛酸异丙酯乙醇溶液，配制溶度为0.1~0.5g/mL的TiO2浆料，配制浓度为0.02~0.06 mol/L的四氯化钛溶液；配制浓度为1~2mol/L溴化铅的DMF溶液和浓度为0.05~0.1mol/L的溴化铯甲醇溶液；(5)、将所述钛酸异丙酯乙醇溶液旋涂在FTO导电玻璃基体上，经煅烧制得TiO2致密层；(6)、将所述TiO2浆料旋涂在步骤(5)制得的TiO2致密层表面，经煅烧制得TiO2介孔层；(7)、将步骤(6)制得的TiO2介孔层浸泡在步骤(4)中配制的四氯化钛溶液中，经煅烧制得TiO2光阳极；(8)、将所述溴化铅溶液旋涂在TiO2光阳极表面，经加热制得溴化铅薄膜；(9)、将所述溴化铯甲醇溶液旋涂在所述溴化铅薄膜表面，加热；并重复此步骤，制备得到高质量CsPbBr3钙钛矿吸光层；(10)、将步骤(3)中的聚苯胺/氧化锌前驱体溶液旋涂在所述CsPbBr3钙钛矿吸光层表面，最后刮涂碳浆料，组装成基于聚苯胺和氧化锌光活化层的全无机钙钛矿太阳能电池。