一种钙钛矿太阳能电池的制作方法

本发明涉及一种太阳能电池的结构、制备方法，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池的结构、制备方法。

背景技术：

伴随着人类工业和经济的巨大进步，一些全球性问题越来越凸显出来，其中迫在眉睫的就是能源危机。化石燃料的可用年限预计只能再使用百余年，并且化石燃料造成的污染和全球气候变暖问题也是化石燃料带给人们的另一个困扰。人们在寻找各种新能源，其中太阳能作为一种可再生的能源形式，具有取之不尽、用之不竭的特点，并且是一种绿色能源。太阳能电池能够将太阳能转换为电能，得到了科学家的广泛研究。近年来，钙钛矿太阳能电池发展迅速，为太阳能的利用提供了更多的可能，人们期待着钙钛矿太阳能电池能够打开太阳能利用的新局面。

传统的钙钛矿活性层中的金属元素通常是铅，导致了钙钛矿电池的高毒性，为了降低毒性，科研人员用锡元素替代了部分的铅元素，降低了钙钛矿电池的毒性，但是由于没有找到合适的锡、铅的比例，性能仍然偏低，为了提高这种含锡钙钛矿电池的光电转化效率，需要探索更合适的锡、铅比例，保证低毒和性能之间的权衡。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钙钛矿太阳能电池，其具有低毒性和高性能。

所述钙钛矿太阳能电池的器件结构自下而上包括衬底、阳极、阳极修饰层、活性层、阴极修饰层、阴极。

所述衬底为玻璃，所述阳极为ito(氧化铟锡)，所述阳极修饰层为氧化镍(niox)，所述活性层为fapb0.75sn0.25i3(fa代表nh2ch＝nh2基团)，所述阴极修饰层pc60bm([6，6]-苯基-c61-丁酸甲酯)和bcp(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲啰啉)，所述阴极为银。

本发明还提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。

相对于传统的钙钛矿电池，其毒性大大降低，并且因为找到了更合适的锡、铅元素的比例，提高了电池性能，得到了一种低毒性高性能的电池。

附图说明

图1是本发明实施例的钙钛矿太阳能电池的器件结构。

图2是本发明实施例的i-v测试曲线。

图3是本发明实施例的禁带宽度测试曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的阐释。

清洗ito玻璃：依次将ito玻璃衬底在玻璃洗涤剂、去离子水、丙酮、异丙醇各超声10分钟，然后将ito玻璃衬底用氮气吹干，然后在紫外臭氧清洗机处理15分钟。

制备阳极修饰层：硝酸镍溶于乙二醇中得到niox溶液，具体为将硝酸镍溶于乙二醇溶液中，并添加乙二胺作为稳定剂，乙二胺和乙二醇的体积比配比为1∶40，硝酸镍的浓度为1.33m，将配好的溶液在80℃搅拌加热4h得到niox溶液，然后用匀胶机在衬底上旋涂niox溶液，转速为4000rpm，时间为240秒，然后在氮气中退火，退火温度为150℃，退火时间为15min，再转移到空气中退火，温度为300℃，时间为60min。

制备活性层：将衬底转移至氮气手套箱，用匀胶机旋涂钙钛矿层fapb1-xsnxi3，速度为5000rpm，时间为40s，再立刻滴上氯苯溶液进行萃取，氯苯溶液的旋涂速度为5000rpm，时间为30s，随后在100℃的温度下退火30min。

其中钙钛矿fapbi3配方：fai∶pbi2∶macl∶mabr∶cscl按照1.3m∶1.55m∶0.3m∶0.2m∶0.1m的配比溶于dmso∶dmf＝9∶1的混合溶剂中，其中fasni3配方：fai∶sni2∶snf2按照1.55m∶1.55m∶0.155m溶于dmso∶dmf＝9∶1的混合溶剂中，然后fapbi3溶液与fasni3溶液根据pb和sn的比例混合得到所需要的溶液来制备活性层，pb∶sn的比例分别为1∶0，0.8∶0.2，0.75∶0.25，0.7∶0.3，0.6∶0.4。

制备第一阴极修饰层：旋涂pc60bm溶液，速度为3000rpm，时间为30s。

制备第二阴极修饰层：将衬底转移到真空镀膜机，采用热蒸镀的方法沉积bcp，厚度为5纳米。

制备阴极：采用热蒸镀的方法沉积银，厚度为80纳米。

然后测试i-v曲线表征太阳能电池的性能，如图2所示，当x＝0.25时，太阳能电池的性能最好。图3是不同比例的钙钛矿活性层的禁带宽度测试曲线，可以看到，sn元素能够显著地调整钙钛矿层的禁带宽度，从而改善钙钛矿的吸光性能。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池，其结构自下而上为，玻璃、阳极ITO、阳极修饰层氧化镍、活性层FAPb0.75Sn0.25I3、第一阴极修饰层PC60BM、第二阴极修饰层BCP，阴极银。因为锡元素的部分替代，降低了电池的毒性，由于合适的锡铅比例，可以得到较高的光电转换效率。

技术研发人员：张美影;池丹;黄仕华;芮哲;张嘉华
受保护的技术使用者：浙江师范大学
技术研发日：2018.12.12
技术公布日：2019.05.07