一种无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

文档序号:12788215阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种无机钙钛矿太阳能电池,其特征在于,包括导电基底、电子收集层、光吸收层、空穴传输层和碳对电极层,其中,

所述导电基底包括玻璃基片及设置在所述玻璃基片上表面上的两块FTO导电层,两块所述的FTO导电层之间具有分隔槽;

所述电子收集层包括致密TiO2层和介孔TiO2层,所述致密TiO2层沉积在所述玻璃基片的分隔槽处和其中一块FTO导电层的上表面上,所述介孔TiO2层沉积在所述致密TiO2层的上表面上;

所述光吸收层为无机钙钛矿层,其设置在所述介孔TiO2层的上表面上;

所述空穴传输层为CuPc层,其设置在所述光吸收层的上表面上;

所述碳对电极层设置在所述空穴传输层的上表面上。

2.一种无机钙钛矿太阳能电池制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)导电基底的图形化:以涂覆有FTO导电层的玻璃基板作为导电基底,在FTO导电层上刻蚀加工出分隔槽;

2)电子收集层的制备:采用旋涂法在玻璃基片和FTO导电层的上表面上沉积致密TiO2层,然后再在致密TiO2层的上表面上沉积介孔TiO2层,致密TiO2层和介孔TiO2层共同构成电子收集层;

3)光吸收层的制备:在空气环境中制备无机钙钛矿光吸收层,即先在介孔TiO2层的上表面滴加PbBr2前驱体溶液,旋涂后再将样品整体浸入质量浓度为12-18g/L的CsBr甲醇溶液中,以让CsBr与PbBr2反应,然后加热结晶形成无机钙钛矿层;

4)空穴传输层的制备:在真空度小于10-5torr的真空条件下热蒸发沉积CuPc材料形成CuPc纳米棒,从而在光吸收层的上表面形成空穴传输层;

5)碳对电极层的制备:碳对电极层采用溶剂烘干温度在150℃以下的导电碳浆通过丝网印刷技术制备成膜而形成,其设置在所述空穴传输层的上表面上,从而最终获得无机钙钛矿太阳能电池。

3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述空穴传输层的高度为20-100nm。

4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述碳对电极层的厚度为10-50μm。

5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,致密TiO2层的厚度为20-50nm。

6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述介孔TiO2层的厚度为100-600nm。

7.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤1)中还包括刻蚀后对导电基底进行清洁的步骤:导电基底分别用洗洁精、去离子水、丙酮和乙醇在超声清洗机中超声10-15分钟,然后用去离子水漂洗,之后用干净的氮气流干燥。干燥之后,基底在使用之前需要用紫外臭氧处理25-35分钟。

8.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中形成电子收集层的具体过程如下:

2.1)形成致密TiO2层:首先将异丙醇钛在0.2-0.3mol/L浓度的无水乙醇中稀释,并加入0.015~0.025mol/L浓度的稀盐酸溶液形成混合溶液,再将该混合溶液在3000-5000rpm转速下旋涂30-60秒,然后再在450-500℃下退火25-30分钟,形成致密TiO2层;

2.2)冷却至室温后,使用TiO2浆料与乙醇以1:3~1:4的重量比混合稀释,然后将混合液在3000-5000rpm转速下旋涂30-60秒,再在100-125℃下干燥后加热至450-500℃,烘烤25-30分钟并再次冷却至室温,形成介孔TiO2层。

9.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,步骤3)中形成光吸收层的具体过程如下:滴加向电子收集层的上表面滴加浓度为1~1.25mol/L的PbBr2前驱体溶液,以2000-3000rpm的速度旋涂25-30秒,再在真空干燥箱中在70-80℃温度下保持25-30分钟,然后将样品浸入CsBr溶液中保持10~20分钟后取出,用去离子水和乙醇漂洗,再将样品在200-250℃下加热5-10分钟使其结晶,从而形成光吸收层。

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