[发明专利]溴元素掺杂甲胺铅碘钙钛矿太阳能电池及其制作方法

说明书

本发明属于太阳能电池领域，特别涉及一种有机—无机杂化钙钛矿型太阳能电池。溴元素掺杂甲胺铅碘钙钛矿太阳能电池，该太阳能电池的光敏层一种溴元素掺杂的甲胺铅碘钙钛矿CH₃NH₃PbI_3‑xBr_x薄膜，是由甲基碘化胺CH₃NH₃I、碘化铅PbI₂混合后溶解于N，N‑二甲基甲酰胺DMF和二甲基亚砜DMSO混合溶剂中，形成CH₃NH₃PbI₃钙钛矿前驱液，然后通过旋涂、清洗工艺并结合多步气氛退火处理工艺制成的。在CH₃NH₃PbI_3‑xBr_x薄膜中，溴含量x的值在0.2与0.6之间。本发明还涉及该电池的制作方法。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，特别涉及一种有机—无机杂化钙钛矿型太阳能电池。其光敏层是一种有机-无机杂化钙钛矿型材料，化学式为AMX₃（A：CH₃NH₃⁺； M：Pb²⁺；X：I^—、Br^—等卤族元素离子），AMX₃晶胞结构为三维八面体，NH₃CH₃⁺在八面体顶点，Pb²⁺在体心，卤族元素离子在面心。

背景技术

太阳能电池是将太阳能直接转化为电能的装置，是太阳能光伏发电的核心元件。目前硅基太阳能电池技术已经相对成熟，但存在生产过程能耗大、成本高、环境污染严重以及成本回收时间长等问题，而钙钛矿太阳能电池具有结构简单、易加工、成本低廉、可大面积制备等优点，因此研发低成本、高效率钙钛矿太阳能电池新技术对有效利用太阳能提供廉价电能具有十分重要的意义。

钙钛矿材料(如甲胺铅碘 CH₃NH₃PbI₃，可缩写为MAPbI₃) 具有极强的吸光性，小的激子结合能，长的载流子扩散长度以及长的载流子寿命等优点，以其作为光吸收材料制得的太阳能电池光电转化效率已超过20%【Nat. energy. 2016, 142】，尽管如此，进一步探索提高钙钛矿太阳能电池光电转化效率的新方法、新途径仍是目前的研究热点。