[发明专利]一种基于钙钛矿材料的太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明涉及一种基于钙钛矿材料的太阳能电池及其制备方法，由表层向里层依次包括透明基底层、透明导电电极、空穴传输层或电子传输层、钙钛矿层、电子传输层或空穴传输层以及金属导电层，钙钛矿层包括碘化铅络合物，碘化铅络合物是将无水碘化铅粉末（化学通式PbI₂）与二甲基亚矾溶剂、或N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶液相混合，使得PbI₂粉末完全溶解于二甲基亚矾溶剂、或N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶液中，再加入氯苯溶剂搅拌混合后静置，并经过过滤后得到的析出物。本发明降低了CH₃NH₃PbI_3‑nY_n晶体转化条件，减少PbI₂杂质残留，提高薄膜的平整度，提高钙钛矿层薄膜的光能吸收效率，提高太阳能电池的效率和稳定性。

主权项

1.一种基于钙钛矿材料的太阳能电池的制备方法，所述钙钛矿材料的太阳能电池由表层向里层依次包括透明基底层、透明导电电极、空穴传输层或电子传输层、钙钛矿层、电子传输层或空穴传输层以及金属导电层，其特征在于，包括在所述空穴传输层或电子传输层上沉积钙钛矿层的方法，整个沉积过程在纯氮气环境中进行，环境气压为1~2大气压，环境温度为20~30摄氏度，所述沉积方法主要包括以下步骤：第一步，将碘化铅络合物溶解于N,N‑二甲基甲酰胺溶剂，搅拌5~10分钟，得到溶液B，溶液B的浓度为0.5~1.5摩尔/升；第二步，将甲基碘化铵按照30~60mg/mL的质量/体积比例溶解于异丙醇溶剂中（简称IPA）形成溶液C；第三步，将溶液B加热到60~80摄氏度并保持不断搅拌；第四步，取适量加热到60~80摄氏度的溶液B，迅速均匀涂抹在空穴传输层或电子传输层的表面，涂抹的方式包括但不限于旋涂、刀片刮涂、棒式涂布、夹缝式挤压型涂布、喷涂、喷墨印刷；第五步，在涂抹溶液B形成的薄膜上再涂抹溶液C；第六步，然后，将涂抹了溶液B和C的薄膜在70~100摄氏度下加热10~120分钟，形成钙钛矿层，即半导体吸光层；其中，在所述第一步骤中，所述碘化铅络合物的化学通式为：PbI2(U)，其中， U为二甲基亚矾、N,N‑二甲基甲酰胺以及甲胺三种化合物中的任意一种；所述碘化铅络合物是将无水碘化铅粉末（化学通式PbI2）与二甲基亚矾溶剂、或N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶剂相混合，使得PbI2粉末完全溶解于二甲基亚矾溶剂、或N,N‑二甲基甲酰胺溶剂、或甲胺的四氢呋喃溶液中，再加入氯苯溶剂搅拌混合后静置，并经过过滤后得到的析出物。