共同溶解于I毫升N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌混合均匀。
[0043]使用溶胶凝胶法在导电玻璃上甩上一层致密二氧化钛膜(100纳米)；450°C处理后在二氧化钛致密层上再涂覆一层多孔二氧化钛层，厚度为500纳米，烧结后备用。
[0044]使用匀胶机将钙钛矿溶液沉积在多孔二氧化钛膜上。通过精确控制温度在100°C烘烤I小时，使得结晶成为CH3NH3Pb1-XSbw3I3多晶膜。
[0045]将空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6Μ，，加入80%spiro_Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30% spiro-MeOTAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI))均匀的旋涂在界面改性的甲胺铅碘多晶膜上；
[0046]使用蒸镀方法，在上述多层膜上蒸镀银电极层。
[0047]本实施例中的4%掺杂的CH3NH3Pb1-XSbw3I3多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0048]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport 91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为9.8 % (短路电流密度16.4mAcm—2，开路电压0.95V，填充因子0.6)，比未经改性的太阳能电池效率(11.5 %，短路电流密度19.8mAcm—2，开路电压0.88V，填充因子0.63)有所降低。可以看到，通过掺杂电池开路电压提高了。这是由于4%Sb掺杂的钙钛矿导带能级得到提高，所以电池开路电压提高。但是电池短路电流降低。这是因为Sb掺杂的同时，也会给系统带来杂质缺陷，影响了电池电流的提高。
[0049]实施例3，制备CH3NH3Pb1-XSbw3I3的N，N-二甲基甲酰胺溶液，X含量为10%，用于掺杂的钙钛矿太阳能电池。
[0050]首先，称取0.2 克 PbCl2 与 0.015 克 SbCl3(摩尔比满足(1-x): (2x/3))与0.38克CH3NH3I共同溶解于I毫升N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌混合均匀。
[0051]—定比例的使用溶胶凝胶法在导电玻璃上甩上一层致密二氧化钛膜(100纳米)；450°C处理后在二氧化钛致密层上再涂覆一层多孔二氧化钛层，厚度为500纳米，烧结后备用。
[0052]使用匀胶机将钙钛矿溶液沉积在多孔二氧化钛膜上。通过精确控制温度在100°C烘烤I小时，使得结晶成为CH3NH3Pb1-XSbw3I3多晶膜。
[0053]将空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6M，，加入80%spiro_Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30% spiro-MeOTAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI))均匀的旋涂在界面改性的甲胺铅碘多晶膜上；
[0054]使用蒸镀方法，在上述多层膜上蒸镀银电极层。
[0055]本实施例中的10%掺杂的CH3NH3Pb1-XSbw3I3多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0056]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport 91192A)条件下，测得修饰过的I丐钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为9.1%(短路电流密度15.3mAcm—2，开路电压0.935V，填充因子0.602)，比未经改性的太阳能电池效率(11.5 %，短路电流密度19.8mAcm—2，开路电压0.88V，填充因子0.63)有较大降低。但是可以看到，通过掺杂电池开路电压提高了。这是由于10%Sb掺杂的钙钛矿导带能级仍然得到提高，所以电池开路电压提高。但是电池短路电流相比于实施例2进一步降低。这是因为Sb掺杂量提高给系统带来更多杂质缺陷，影响了电池电流的提高。
[0057]实施例4，制备CH3NH3Pb1-XSb2XZ3I3的N，N-二甲基甲酰胺溶液，X含量为0.5 %，用于掺杂的钙钛矿太阳能电池。
[0058]首先，称取0.2克PbCl2与0.8毫克SbCl3 (摩尔比满足(1-x): (2x/3))与0.38克CH3NH3I共同溶解于I毫升N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌混合均匀。
[0059]—定比例的使用溶胶凝胶法在导电玻璃上甩上一层致密二氧化钛膜(100纳米)；450°C处理后在二氧化钛致密层上再涂覆一层多孔二氧化钛层，厚度为500纳米，烧结后备用。
[0060]使用匀胶机将钙钛矿溶液沉积在多孔二氧化钛膜上。通过精确控制温度在100°C烘烤I小时，使得结晶成为CH3NH3Pb1-XSbw3I3多晶膜。
[0061 ] 将空穴传输材料spiro-MeOTAD的氯苯溶液(浓度为0.6Μ，，加入80%spiro_Me0TAD摩尔数的四丁基吡啶(tBP)和30% spiro-MeOTAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(L1-TFSI))均匀的旋涂在界面改性的甲胺铅碘多晶膜上；
[0062]使用蒸镀方法，在上述多层膜上蒸镀银电极层。
[0063]本实施例中的0.5%掺杂的CH3NH3Pb1-XSbw3I3多晶膜厚度为600纳米，空穴传输材料层厚度为300纳米，蒸镀银电极层厚度为90纳米。
[0064]在室温环境，使用氣灯模拟太阳光，光强为95.6mff/cm2 (太阳光模拟器型号:Newport 91192A)条件下，测得掺杂过的钙钛矿太阳能电池(有效光照面积为0.07cm2)的光电转换效率为12.5% (短路电流密度20.7mAcm—2，开路电压0.957，填充因子0.605),比未经改性的太阳能电池效率(11.5 %，短路电流密度19.8mAcm—2，开路电压0.88V，填充因子0.63)有提尚。惨杂Sb后，由于导带底提尚，开路电压有明显提尚。体系中载流子浓度增加，短路电流也有提尚。
【主权项】
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于依次包括导电玻璃层、致密二氧化钛膜、多孔二氧化钛膜、掺杂CH3NH3PbhSb2xZ3I3多晶膜、空穴传输材料层及蒸镀银电极层，所述的掺杂CH3NH3Pb1-XSbw3I3多晶膜中高价态元素Sb取代CH3NH3PbI3中的Pb元素形成η型掺杂的CH3NH3Pb1-xSb2x/3l3杂化材料，X为0.005?0.I。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于所述的致密二氧化钛膜厚度为20?200纳米，所述的多孔二氧化钛膜厚度为200纳米?I微米，所述的甲胺铅碘多晶膜厚度为200纳米?1.5微米，所述的空穴传输材料层厚度为50?500纳米，所述的蒸镀银电极层厚度为50?200纳米。3.根据权利要求1或2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于所述的空穴传输材料层为spiro-MeOTAD或3-己基取代聚噻吩。4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于包括如下步骤: ①将碘甲胺和氯化铅以摩尔比5:1?1:1溶解于N，N-二甲基甲酰胺中，搅拌均匀。将一定量氯化锑加入溶液中，搅拌均匀； ②使用溶胶凝胶法在导电玻璃上甩上一层致密二氧化钛膜;300°C_500°C处理后在二氧化钛致密层上再涂覆一层多孔二氧化钛层，烧结后备用； ③使用匀胶机将步骤①中溶液沉积在多孔二氧化钛膜上，控制温度70°C?150°C，使得结晶成为锑掺杂甲胺铅碘多晶膜； ④将空穴传输材料的有机溶液均匀的旋涂在界面改性的甲胺铅碘多晶膜上； ⑤使用蒸镀方法，在上述多层膜上蒸镀银电极层。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的空穴传输材料层为spiro-MeOTAD，步骤如下: 将spiro-MeOTAD溶解于氯苯中，浓度为0.5?I.5M，，加入80% spiro-MeOTAD摩尔数的四丁基吡啶和30 % spiro-MeOTAD摩尔数的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，然后将spiro-MeOTAD的溶液均匀的旋涂在界面改性的甲胺铅碘多晶膜上。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的氯化铅与氯化锑的总浓度控制在0.5-lMo7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的致密二氧化钛膜厚度为20?200纳米，所述的多孔二氧化钛膜厚度为200纳米?I微米，所述的掺杂的CH3NH3Pbl-xSb2x/3I3多晶膜厚度为200纳米?1.5微米，所述的空穴传输材料层厚度为50?500纳米，所述的蒸镀银电极层厚度为50?200纳米。
【专利摘要】一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于依次包括导电玻璃层、致密二氧化钛膜、多孔二氧化钛膜、掺杂CH3NH3Pb1-xSb2x/3I3多晶膜、空穴传输材料层及蒸镀银电极层，所述的掺杂CH3NH3Pb1-xSb2x/3I3多晶膜中高价态元素Sb取代CH3NH3PbI3中的Pb元素形成n型掺杂的CH3NH3Pb1-xSb2x/3I3杂化材料，本发明还公开了钙钛矿太阳能电池的制备方法。与现有技术相比，具有光电转换效率高的优点。
【IPC分类】H01L51/46, H01L51/48, H01L51/42
【公开号】CN105552231
【申请号】CN201610118752
【发明人】张京, 诸跃进, 王鹏, 黄孝坤, 岳国强, 刘金旺, 卢兴伟
【申请人】宁波大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年3月2日