[发明专利]一种带有三维有序介孔支架层的钙钛矿薄膜太阳能电池

摘要

一种带有三维有序介孔支架层的钙钛矿薄膜太阳能电池，由透明导电衬底、致密层、三维有序介孔支架层及填充在其中的钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极层依次组成叠层结构，所述带有三维有序介孔支架层是以水溶性胶体晶微球为模板制备的三维有序介孔材料，三维有序介孔支架层的孔径尺寸由水溶性胶体晶模板微球的尺寸决定；钙钛矿吸光层为具有ABX_mY_3-m型晶体结构的材料构成。本发明的优点是：该结构钙钛矿薄膜太阳能电池具有孔径均一可调、较大的比表面积和较好的电子传输通道的三维有序介孔支架层，光电转换效率高，重复性及稳定性好；其制备方法条件温和可控、制备方法简单、成本低，适用于大规模商业化生产。

主权项

一种带有三维有序介孔支架层的钙钛矿薄膜太阳能电池，其特征在于：由透明导电衬底、致密层、三维有序介孔支架层及填充在其中的钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极层依次组成叠层结构，所述透明导电衬底是以铟锡氧化物（ITO）或掺杂氟的SnO₂（FTO）或掺Al的氧化锌（AZO）为导电层的导电玻璃；致密层为TiO₂或ZnO薄膜，厚度为20‑150nm ；带有三维有序介孔支架层是以水溶性胶体晶为模板制备的三维有序介孔材料，三维有序介孔支架层的孔径尺寸由水溶性胶体晶模板微球的尺寸决定，介孔支架层为二氧化钛TiO₂、二氧化硅SiO₂、氧化锌ZnO、三氧化二铝Al₂O₃、氧化锆ZrO₂、聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA和聚丙烯腈PAN中的一种或两种以上任意比例的混合物，厚度为100‑800nm；钙钛矿吸光层为具有ABX_mY_3‑m 型晶体结构的材料构成，其中A为CH₃NH₃或C₄H₉NH₃， B为Pb或Sn，X、Y为 Cl、Br或I，m为1、2或3；空穴传输层为NiO、CuO、CuSCN、CuI、三氧化钨、三氧化钼、五氧化二矾、2,2',7,7'‑ 四[N,N‑ 二氨基]‑9,9'‑ 螺二芴Spiro‑OMETAD、P3HT、PTAA、NPB、TPD中的一种或两种以上任意比例的混合物；对电极层为Au或Ag。