[发明专利]以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池，特别是涉及一种以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着全球经济的发展，能源消耗越来越多，其中像石油资源越来越少，能源问题必将会成为今后的一个重大问题。太阳能为可再生资源，且具有取之不尽用之不竭的特点，因此太阳能电池的发展具有重要的意义。但是现今的太阳能电池要不光电转换效率低，要不成本太高。目前，硅太阳能电池具有较高的效率，但是在制备过程中需高温、高真空，成本非常高。有机聚合物太阳能电池具有成本较低、无毒、制备容易、可大面积柔性制造等特点，但其光电转换效率还较低。

钙钛矿型太阳能电池，为光伏领域的一个新成员，其吸光材料是基于有机-无机杂化的钙钛矿结构(最常见的为CH₃NH₃PbI₃)的半导体材料，吸光范围宽，且自身具有高的载流子迁移率及较长的载流子寿命，光生电子和空穴能够迁移较长的距离，有利于其被外电路收集形成电流，因而电池能够获得高的光电转换效率。

目前，基于CH₃NH₃PbI₃的钙钛矿型电池通常采用Ag(Perovskite solar cells with a planar heterojunction structure prepared using room-temperature solution processing techniques，Dianyi Liu1,&Timothy L.Kelly1,Nature Photonics,2014,8:133–138.)、Au(Squential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells,Julian Burschka,Norman Pellet,Soo-Jin Moon,Robin Humphry-Baker,Peng Gao,Mohammad K.Nazeeruddin，&Michael Gr¨atzel,Nature 2013,499:316-319.)金属或C(中国专利201410204305)作为背电极；但是Ag、Au等金属需要真空进行蒸镀，而C作为背电极通常需要高达500℃温度烧结制备，工艺较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池自下至上依次设有透明导电玻璃衬底、等电子传输层、光吸收钙钛矿材料层、导电聚合物背电极层。

所述透明导电玻璃衬底可为铟锡氧化物(ITO)导电玻璃衬底、掺杂氟的SnO₂(FTO)导电玻璃衬底、铝掺杂的氧化锌(ZnO)导电玻璃衬底等中的一种，透明导电玻璃衬底的厚度可为100～1000nm。

所述等电子传输层可为ZnO等电子传输层或TiO₂等电子传输层，等电子传输层的厚度可为20～180nm。

所述光吸收钙钛矿材料层可为(RNH₃)BXmYn中的至少一种，其中R＝CH₃，C₄H₉，C₈H₉，Cs；B＝Pb，Sn；X，Y＝Cl，Br，I；m＝1，2，3；n＝3-m；光吸收钙钛矿材料层的厚度可为200～400nm。

所述导电聚合物背电极层可为聚苯胺等导电高分子背电极层，导电聚合物背电极层的厚度可为60～150nm。

所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)将透明导电玻璃衬底预处理；

2)在步骤1)预处理后的透明导电玻璃衬底上制作等电子传输层；

3)配制PbI₂的DMF溶液，再旋涂在等电子传输层上，制得黄色的PbI₂薄膜；

4)将聚苯胺纳米线乙醇溶液旋涂在PbI₂薄膜上，制得疏松多孔的薄膜，即导电聚合物背电极；

5)在导电聚合物背电极上，加入碘甲胺的异丙醇溶液，静置，加热，即得以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池。

在步骤1)中，所述预处理的方法可为将透明导电玻璃衬底先用洗洁精和去离子水洗涤，去除油脂和有机物，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声洗涤，氮气吹干。