[發明專利]一種純相高性能CsPbBr3

在審

• 申請號: 202110846519.1
• 申請日: 2021-07-26
• 公開（公告）號: CN113764534A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 朱衛東;巴延雙;張澤陽;張春福;陳大正;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0392;H01L31/072;H01L31/18
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明公開了一種純相高性能CsPbBr₃太陽電池及其制備方法，所述制備方法包括：選取帶有FTO電極陰極的玻璃襯底；在FTO電極陰極上制備TiO₂電子傳輸層，獲得FTO/TiO₂基底；在TiO₂電子傳輸層上形成CsPb₂Br₅二維鈣鈦礦薄膜，獲得FTO/TiO₂/CsPb₂Br₅基底；利用CsBr水溶液通過原位相變將CsPb₂Br₅二維鈣鈦礦薄膜轉變為CsPbBr₃鈣鈦礦光吸收層，獲得FTO/TiO₂/CsPbBr₃基底；在CsPbBr₃鈣鈦礦光吸收層上沉積碳電極陽極，獲得純相高性能CsPbBr₃太陽能電池。該制備方法基于原位相變，利用PbBr₂和CsBr生成二維鈣鈦礦CsPb₂Br₅，而后通過原位相變方法將二維鈣鈦礦CsPb₂Br₅轉變為純相的三維鈣鈦礦CsPbBr₃，依照該方法可以得到純相的CsPbBr₃薄膜，且制備工藝簡單、成本較低。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦太陽電池技術領域，具體涉及一種純相高性能CsPbBr₃太陽電池及其制備方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽電池是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽電池，屬于第三代太陽電池。有機金屬鹵化物鈣鈦礦的優點顯著，具有帶隙可調、載流子擴散長度長、遷移率高、缺陷密度低等諸多優異的光學和電學性質。這使得鈣鈦礦太陽電池具有與硅基太陽電池相當的效率，此外由于其光電轉換效率高、制備工藝簡單且成本低廉等潛在，成為了近年來光電器件研究領域的熱點。

目前，由于有機-無機雜化鉛鹵鈣鈦礦包含易揮發、親水性的有機陽離子組份，使其在高溫、高濕或持續光照條件易于分解而退化。因此，在高溫、高濕或持續光照等極端條件下，有機-無機雜化鉛鹵鈣鈦礦太陽電池難以避免地存在可靠性差的問題，另一方面，大多數鈣鈦礦光伏器件包含有機的電荷傳輸層和金屬電極，前者自身存在穩定性差的問題。此外，器件金屬電極中的原子傾向于擴散至有機-無機雜化鉛鹵鈣鈦礦薄膜/電荷傳輸層界面，與薄膜中的鹵素發生化學反應，進一步加劇了器件的衰退。然而，碳基CsPbBr₃無機鈣鈦礦太陽電池，其完全避免了使用穩定性較差的有機-無機雜化鉛鹵鈣鈦礦材料、有機電荷傳輸材料以及金屬電極，因而，成為克服鈣鈦礦光伏器件所面臨的可靠性問題的重要途徑之一。另外，由于采用了廉價的碳電極取代了金屬電極和有機電荷傳輸層，器件的制造成本得到了進一步的降低。

然而，目前的CsPbBr₃鈣鈦礦光吸收層通常采用一步溶液旋涂法或兩步旋涂法來制備，其中一步法制備雖然過程簡單，但是成膜質量低，對器件性能產生不利影響；通過兩步法制備CsPbBr₃薄膜雖然在成膜質量上有所改觀，但是無法制備純相的CsPbBr₃薄膜，而非純相的薄膜會引入不受控制的雜相，進而會產生缺陷及能量勢壘，阻礙載流子傳輸影響器件性能。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種純相高性能CsPbBr₃太陽電池及其制備方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明的一個方面提供了一種純相高性能CsPbBr₃太陽電池的制備方法，包括：

選取帶有FTO電極陰極的玻璃襯底；

在所述FTO電極陰極上制備TiO₂電子傳輸層，獲得FTO/TiO₂基底；