[发明专利]基于带隙连续可调控的倒置钙钛矿太阳电池的制备方法

说明书

一种基于带隙连续可调控的倒置钙钛矿太阳电池的制备方法，该电池结构包括：阳极透明导电衬底、空穴传输层、钙钛矿有源层、电子传输层、电子修饰层和阴极电极，该制备方法包括以下步骤：步骤1：在阳极透明导电衬底上旋涂一层CuNiOx的前驱体溶液，烧结，形成致密的CuNiOx空穴传输层；步骤2：在CuNiOx空穴传输层上旋涂一层钙钛矿的前驱体溶液，退火，形成有源层；步骤3：在有源层上旋涂有机聚合物PC61BM溶液，形成电子传输层；步骤4：在电子传输层上旋涂乙酰丙酮锆溶液，制备电子修饰层；步骤5：采用热蒸发的方式在电子修饰层上制备金属电极作为阴极，完成太阳电池的制备。

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，涉及倒置钙钛矿太阳电池，特别涉及基于带隙连续可调控的倒置钙钛矿太阳电池的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳电池以其优异的光电转换效率，在近年来受到了广泛的关注，其制备工艺简单、成本低以及良好的柔性兼容性，使其具备大规模产业化的潜力。传统钙钛矿太阳电池结构一般采用染料敏化电池的结构，ITO玻璃作为阴极，TiO2作为电子传输层，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层，金作为金属阳极。这种结构的钙钛矿太阳电池虽然取得了很大的进步，光电转换效率已超过20％。但是TiO2在光照下，其性能会发生衰退。而倒置结构的钙钛矿电池，由于存在能级匹配的问题，开路电压一直低于传统结构。在此背景下，一种新的倒置结构的钙钛矿太阳电池被提出。倒置结构太阳电池以FTO作为阳极，CuNiOx作为空穴传输层，PC61BM作为电子传输层，较高功函数的材料Ag作为阴极。同时利用Cs与Cl元素的掺杂优化钙钛矿层的性能，使电池的性能得到大幅度提高，最高效率达20.5％。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于带隙连续可调控的倒置钙钛矿太阳电池的制备方法，将金属铜掺杂到NiOx空穴传输层，Cu的存在既能提高NiOx层的空穴迁移率，又能实现NiOx层和钙钛矿层能级匹配，有利于电荷分离和传输，从而有效提高太阳电池光电转换效率；Cs元素掺杂到钙钛矿层，可以调控钙钛矿层的禁带宽度，使钙钛矿层带隙与太阳光光谱匹配，高效吸收利用太阳光，同时Cs元素的存在可提高钙钛矿材料的稳定性，延长器件的使用寿命；Cl元素的掺杂可以提高钙钛矿层的结晶质量，使晶粒尺寸变大，晶界减少，降低光生载流子的复合。以上三种制备技术，可以大幅提高倒结构钙钛矿太阳电池的光电性能和稳定性。

本发明提供一种基于带隙连续可调控的倒置钙钛矿太阳电池的制备方法，该电池结构包括：阳极透明导电衬底、空穴传输层、钙钛矿有源层、电子传输层、电子修饰层和阴极电极，该制备方法包括以下步骤：

步骤1：在阳极透明导电衬底上旋涂一层CuNiOx的前驱体溶液，烧结，形成致密的CuNiOx空穴传输层；

步骤2：在CuNiOx空穴传输层上旋涂一层钙钛矿的前驱体溶液，退火，形成有源层；

步骤3：在有源层上旋涂有机聚合物PC61BM溶液，形成电子传输层；

步骤4：在电子传输层上旋涂乙酰丙酮锆溶液，制备电子修饰层；

步骤5：采用热蒸发的方式在电子修饰层上制备金属电极作为阴极，完成太阳电池的制备。

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：