[發(fā)明專利]一種以氧化鋅做電子傳輸層的無機鈣鈦礦電池制備方法

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• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN111326603A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李金華;鄧文秋;王賢保
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/032
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種以氧化鋅做電子傳輸層的無機鈦礦電池及其制備方法，屬于太陽能電池領(lǐng)域。包括依次設(shè)置的透明導(dǎo)電玻璃基底，ZnO電子傳輸層，CsPbI₃無機鈣鈦礦吸光層，空穴傳輸層和金屬對電極。本發(fā)明以ZnO做電子傳輸層，制備基于CsPbI₃無機材料的鈣鈦礦太陽能電池，取得了超過12％的光電轉(zhuǎn)化效率。相對有機無機雜化鈣鈦礦材料，純無機鈣鈦礦材料具有更好的熱穩(wěn)定性，具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以氧化鋅做電子傳輸層的無機鈣鈦礦電池及其制備方法，其特征在于，電池結(jié)構(gòu)包括ZnO電子層和CsPbI₃吸光層。

背景技術(shù)

現(xiàn)如今，傳統(tǒng)能源逐漸枯竭，環(huán)境污染問題日益加劇，發(fā)展可再生清潔能源成為了當(dāng)下的重要任務(wù)。目前廣泛研究的新型可再生能源主要有太陽能、風(fēng)能、水能、潮汐能、海洋能、地?zé)崮艿取Ｆ渲刑柲茈姵匾蚱鋬α控S富、分布廣泛、不受地域限制、易儲存等優(yōu)點而成為目前的研究熱點。目前對太陽能的利用主要有光熱轉(zhuǎn)化、光電轉(zhuǎn)化和光化學(xué)轉(zhuǎn)化，其中光電轉(zhuǎn)換受到了人們的廣泛關(guān)注。目前，太陽能電池約85％的市場份額由硅太陽能電池占據(jù)，但是其制備過程導(dǎo)致的高能耗和高成本嚴(yán)重制約了其應(yīng)用前景。近年來，鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型太陽能電池吸引了眾多科研工作者的關(guān)注，自2009年首次報道以來，幾年的時間里其光電轉(zhuǎn)換效率從3.8％提升至23％以上。

鈣鈦礦太陽能電池一般由透明導(dǎo)電玻璃、電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層、金屬對電極幾個部分組成。實驗室目前效率較高的電池采用的吸光層多為有機無機雜化鈣鈦礦材料，如MAPbI₃和FAPbI₃等，因其有機組分的存在使得電池的熱穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性較差。用無機組分取代有機陽離子的全無機鈣鈦礦材料具有更好的熱穩(wěn)定性，應(yīng)用前景相對更好。因此改善電池的制備工藝，提升無機鈣鈦礦電池的性能是目前一個重要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提供一種以ZnO為電子層和CsPbI₃為吸光層的一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種無機鈣鈦礦電池制備方法。包括依次設(shè)置的透明導(dǎo)電玻璃基底，ZnO電子傳輸層， CsPbI₃無機鈣鈦礦吸光層，空穴傳輸層和金屬對電極。

本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述碳基鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)將透明導(dǎo)電玻璃基底依次用洗滌劑、丙酮、異丙醇、乙醇、去離子水超聲清洗，然后用氮氣吹干，得到預(yù)處理基底；

(2)將ZnO前驅(qū)體溶液旋涂在所述預(yù)處理基底表面，得到ZnO致密層；

(3)在所述ZnO致密層表面沉積CsPbI₃鈣鈦礦吸光層后進行退火處理，得到 FTO/ZnO/CsPbI₃；

(4)在所述步驟(3)得到的FTO/ZnO/CsPbI₃表面沉積空穴傳輸層，隨后沉積一層金屬對電極，得到無機鈣鈦礦太陽能電池。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中沉積CsPbI₃鈣鈦礦吸光層包括以下步驟：用PbI₂和HI合成HPbI₃粉末，將HPbI₃和CsI配置成前驅(qū)體溶液旋涂在所述ZnO表面后進行退火處理，得到FTO/ZnO/CsPbI₃。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中沉積CsPbI₃的前驅(qū)體溶液濃度為0.6M。

優(yōu)選地，所述步驟(3)中退火處理的溫度為120～150℃，所述退火處理的時間為2～3min。