[发明专利]一种双空穴传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种双空穴传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的透明导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及金属电极，该钙钛矿吸光层为甲胺铅碘薄膜，空穴传输层由第一空穴传输层并四苯以及第二空穴传输层酞菁铜组成，第一空穴传输层邻接钙钛矿吸光层，第二空穴传输层邻接金属电极。由并四苯和酞菁铜组成的双空穴传输层，实现了本发明钙钛矿太阳能电池的水、氧以及热稳定性，并且其材料成本和工艺难度也得到了降低；另外由于该钙钛矿太阳能电池的制备过程中主要采用真空蒸镀的方法，工艺上较为简单，且能够大面积制备以及工业化生产，相较于传统的溶液旋涂法更节省材料、更环保。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池领域，具体涉及一种双空穴传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

目前，钙钛矿太阳能电池光电转换效率最高达到25.2％，已超过多晶硅太阳能电池。尽管如此，钙钛矿太阳能电池的商业化道路依然遥远，原因在于稳定性、成本和大面积生产等问题仍未解决。

现有的常规制备钙钛矿太阳能电池的方法是旋涂法，其具备成膜质量好，成膜速度快等优点，但同时也存在浪费材料，溶液添加不环保等缺点，并且最大的问题就是无法制备大面积薄膜。

除此以外，对于现在最常用于钙钛矿太阳能电池的空穴传输材料Spiro-MeOTAD，虽然用其制备的器件效率高，但却存在着水、氧和热稳定性差，材料本身价格昂贵，并且需要额外对其进行掺杂而造成制作工艺复杂等问题。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的是提供一种双空穴传输层钙钛矿太阳能电池及其制备方法。该钙钛矿太阳能电池改善了传统钙钛矿太阳能电池的水、氧以及热稳定性，并且其材料成本和工艺难度也得到了降低；另外由于该钙钛矿太阳能电池的制备过程中主要采用真空蒸镀的方法，除了能够大面积制备以及工业化生产之外，相较于传统的溶液旋涂法更节省材料、更环保。基于上述目的，本发明至少提供如下技术方案：

一种双空穴传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：

采用真空镀膜法在清洗后的透明导电基底表面沉积电子传输层；

采用真空镀膜法在所述电子传输层表面沉积碘化铅薄膜，然后将所述碘化铅薄膜倒扣于载有甲胺碘粉末的反应舟上，真空加热反应至所述碘化铅薄膜转化为甲胺铅碘薄膜；

采用真空镀膜法在所述甲胺铅碘薄膜的表面依次沉积第一空穴传输层并四苯以及第二空穴传输层酞菁铜；

在所述第二空穴传输层的表面真空蒸镀金属电极。

进一步的，所述第一空穴传输层以及所述第二空穴传输层的沉积步骤中，腔室抽真空至7X10^-4Pa以下，加热并四苯，控制其蒸发速率为0.02-0.05nm/s，至所述第一空穴传输层并四苯的厚度为10nm；加热酞菁铜，控制其蒸发速率为0.02-0.03nm/s，至所述第二空穴传输层酞菁铜的厚度为15nm。

进一步的，所述电子传输层的沉积步骤中，腔室抽真空至7X10^-4Pa以下，加热富勒烯-碳60粉末，控制器蒸发速率为0.02nm/s，至所述富勒烯-碳60的厚度为20nm。

进一步的，所述真空蒸镀金属电极之前，将沉积有第一空穴传输层以及第二空穴传输层的基底置于氮气气氛中退火，所述退火温度为85℃，退火时间为15分钟。

进一步的，在沉积电子传输层之前，先将所述透明导电基底置于体积比为1:10的玻璃清洗剂与去离子水的混合溶液中，超声清洗15分钟，然后采用去离子水冲洗之后，依次采用去离子水、丙酮以及异丙醇中各超声清洗15分钟；之后对超声清洗后的基底进行氧等离子体处理，所述氧等离子体处理的条件是：工作压强为70Pa、射频功率为90W，时间为5分钟。