以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，涉及太阳能电池。所述钙钛矿太阳能电池自下至上依次设有透明导电玻璃衬底、等电子传输层、光吸收钙钛矿材料层、导电聚合物背电极层。将透明导电玻璃衬底预处理；在预处理后的透明导电玻璃衬底上制作等电子传输层；配制PbI2的DMF溶液，再旋涂在等电子传输层上，制得黄色的PbI2薄膜；将聚苯胺纳米线乙醇溶液旋涂在PbI2薄膜上，制得疏松多孔的薄膜，即导电聚合物背电极；在导电聚合物背电极上，加入碘甲胺的异丙醇溶液，静置，加热，即得以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池。采用低温制作的导电聚合物为背电极，不需蒸镀，工艺简单，制造成本低，易于大批量制作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池，特别是涉及一种以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能 电池及其制备方法。
技术介绍
随着全球经济的发展，能源消耗越来越多，其中像石油资源越来越少，能源问题必 将会成为今后的一个重大问题。太阳能为可再生资源，且具有取之不尽用之不竭的特点，因 此太阳能电池的发展具有重要的意义。但是现今的太阳能电池要不光电转换效率低，要不 成本太高。目前，硅太阳能电池具有较高的效率，但是在制备过程中需高温、高真空，成本非 常高。有机聚合物太阳能电池具有成本较低、无毒、制备容易、可大面积柔性制造等特点，但 其光电转换效率还较低。 钙钛矿型太阳能电池，为光伏领域的一个新成员，其吸光材料是基于有机-无机 杂化的钙钛矿结构（最常见的为CH 3NH3PbI3)的半导体材料，吸光范围宽，且自身具有高的 载流子迁移率及较长的载流子寿命，光生电子和空穴能够迁移较长的距离，有利于其被外 电路收集形成电流，因而电池能够获得高的光电转换效率。 目前，基于CH3NH3PbI3的|丐钦矿型电池通常米用Ag(Perovskite solar cells with a planar heterojunction structure prepared using room-temperature solution processing techniques, Dianyi Liulj &Timothy L. Kellylj Nature Photonics，2014,8:133 - 138. )、Au (Squential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells，Julian Burschkaj Norman Pellet, Soo-Jin Moon,Robin Humphry-Bakerj Peng Gao, Mohammad K. Nazeeruddin, &Michael Gr atzel，Nature 2013,499:316-319.)金属或 C(中国专利 201410204305)作 为背电极；但是Ag、Au等金属需要真空进行蒸镀，而C作为背电极通常需要高达500°C温度 烧结制备，工艺较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池及其制 备方法。 所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池自下至上依次设有透明导电玻 璃衬底、等电子传输层、光吸收I丐钛矿材料层、导电聚合物背电极层。 所述透明导电玻璃衬底可为铟锡氧化物（ITO)导电玻璃衬底、掺杂氟的SnO2(FTO) 导电玻璃衬底、铝掺杂的氧化锌（ZnO)导电玻璃衬底等中的一种，透明导电玻璃衬底的厚 度可为100?l〇〇〇nm。 所述等电子传输层可为ZnO等电子传输层或TiO2等电子传输层，等电子传输层的 厚度可为20?180nm。 所述光吸收钙钛矿材料层可为（RNH3)BXmYn中的至少一种，其中R = CH3, C4H9, C8H9, Cs ;B = Pb, Sn ;X，Y = Cl, Br, I ;m = 1，2, 3 ;n = 3-m ;光吸收I丐钛矿材料层的厚度可 为 200 ?400nm。 所述导电聚合物背电极层可为聚苯胺等导电高分子背电极层，导电聚合物背电极 层的厚度可为60?150nm。 toon] 所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤： 1)将透明导电玻璃衬底预处理； 2)在步骤1)预处理后的透明导电玻璃衬底上制作等电子传输层； 3)配制PbI2的DMF溶液，再旋涂在等电子传输层上，制得黄色的PbI 2薄膜； 4)将聚苯胺纳米线乙醇溶液旋涂在PbI2薄膜上，制得疏松多孔的薄膜，即导电聚 合物背电极； 5)在导电聚合物背电极上，加入碘甲胺的异丙醇溶液，静置，加热，即得以导电聚 合物为背电极的钙钛矿太阳能电池。 在步骤1)中，所述预处理的方法可为将透明导电玻璃衬底先用洗洁精和去离子 水洗涤，去除油脂和有机物，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声洗涤，氮气吹干。 在步骤2)中，所述在步骤1)预处理后的透明导电玻璃衬底上制作等电子传输层 的方法可为：通过磁控溅射制作ZnO等电子传输层、或通过旋涂制作TiO 2等电子传输层、或 通过溅射制作TiO2等电子传输层等。 在步骤3)中，所述配制PbI2的DMF溶液的温度可为70°C ;所述PbI2的DMF溶液 的摩尔浓度可为1?2mol/L ;所述旋涂的方法可采用匀胶机将？1^12溶液旋涂在等电子传输 层上。 在步骤4)中，所述聚苯胺纳米线乙醇溶液的质量浓度可为10mg/mL，聚苯胺纳米 线的长度可为200?700nm ;所述旋涂可通过溶液旋涂的方法。 在步骤5)中，所述碘甲胺的异丙醇溶液的质量浓度可为5?30mg/ml ;所述静置 的时间可为40s?IOmin ;所述加热的温度可为60?100°C。 本专利技术的优点和积极效果是：以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池中采用 低温制作的导电聚合物为背电极，不需要使用Ag、Au等金属电极，不需要蒸镀，同时也不需 要像碳电极那样高温烧结，工艺简单，制造成本低，易于大批量制作。 【附图说明】 图1为本专利技术所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池的结构组成示意 图。 【具体实施方式】 实施例1 : -种以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，如图1所示，由透明导电玻璃 衬底1、等电子传输层2、光吸收钙钛矿材料层3、导电聚合物背电极层4组成并依次构成叠 层结构，所述透明导电玻璃衬底1为ITO导电玻璃，厚度为IOOnm ;等电子传输层2为溅射 ZnO薄膜，厚度为40nm ;光吸收钙钛矿材料层3为CH3NH3PbI3层，厚度为300nm ;背电极层4 为聚苯胺薄膜，厚度为20nm。 实施例2 : -种以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，由透明导电玻璃衬底、等电子 传输层、光吸收钙钛矿材料层、导电聚合物背电极层组成并依次构成叠层结构，所述透明导 电玻璃衬底为FTO导电玻璃，厚度为350nm ;等电子传输层为旋涂所得TiO2薄膜，厚度为 60nm ;光吸收钙钛矿材料层为CH3NH3SnBr3层，厚度为400nm ;背电极层为聚苯胺薄膜，厚度 为IOOnm。实施例3 : -种以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，如图1所示，由透明导电玻璃 衬底、等电子传输层、光吸收钙钛矿材料层、导电聚合物背电极层组成并依次构成叠层结 构，所述透明导电玻璃衬底为FTO导电玻璃，厚度为IOOOnm ;等电子传输层为溅射TiO2薄 膜，厚度为20nm ;光吸收钙钛矿材料层为C4H9NH3PbI2Cl层，厚度为300nm ;背电极层为聚苯 胺薄膜，厚度为l〇〇nm。 实施例4 : -种以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，如图1所示，由透明导电玻璃 衬底、等电子传输层、钙钛矿层、导电聚合物背电极层组成并依次构成叠层结构，所述透 明导电玻璃衬底为ITO导电玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】
以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，其特征在于自下至上依次设有透明导电玻璃衬底、等电子传输层、光吸收钙钛矿材料层、导电聚合物背电极层。

【技术特征摘要】
1. 以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，其特征在于自下至上依次设有透明导 电玻璃衬底、等电子传输层、光吸收I丐钛矿材料层、导电聚合物背电极层。2. 如权利要求1所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，其特征在于所述透 明导电玻璃衬底为铟锡氧化物导电玻璃衬底、掺杂氟的SnO 2导电玻璃衬底、铝掺杂的氧化 锌导电玻璃衬底中的一种；所述等电子传输层为ZnO等电子传输层或TiO2等电子传输层； 所述光吸收钙钛矿材料层为（RNH 3)BXmYn中的至少一种，其中R = CH3, C4H9, C8H9, Cs ;B = Pb, Sn ;X，Y = Cl，Br，I ;m = 1，2,3 ;n = 3-m ;所述导电聚合物背电极层为聚苯胺等导电高 分子背电极层。3. 如权利要求1所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，其特征在于透明导 电玻璃衬底的厚度为100?lOOOnm，等电子传输层的厚度为20?180nm，光吸收钙钛矿材 料层的厚度为200?400nm，导电聚合物背电极层的厚度为60?150nm。4. 如权利要求1所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池，其特征在于所述导 电聚合物背电极层为聚苯胺背电极层。5. 如权利要求1?4任一所述以导电聚合物为背电极的钙钛矿太阳能电池的制备方 法，其特征在于包括以下步骤： 1) 将透明导电玻璃衬底预处理； 2) 在步骤1)预处理后的透明导电玻璃衬底上制作等电子传输层； 3) 配制PbI2的DMF溶液，再旋涂在等电子传输层上，制得黄色的PbI2薄膜； 4) 将聚苯胺纳米线乙醇溶液旋涂在PbI2薄膜上，制得疏松多...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁禄生，陈伟中，蔡龙华，陈凯武，王保增，陈加坡，蔡耀斌，范斌，
申请(专利权)人：厦门惟华光能有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35