CN111029465B - 一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在透明基底的上表面形成多个凸条，接着在所述透明基底的上表面形成石墨烯/FTO复合导电层以及二氧化钛功能层，接着在所述二氧化钛功能层上旋涂碳酸铯溶液，并进行烘干处理，接着在所述透明基底的上表面形成第一钙钛矿功能层、第二钙钛矿功能层、第三钙钛矿功能层、第四钙钛矿功能层、复合空穴传输层以及金属电极。通过上述方法制备形成的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池具有优异的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法。
背景技术
太阳能电池已经过了近百年的发展，根据其发展历程，可以分为第一代太阳能电池、第二代太阳能电池以及第三代太阳能电池。其中，第一代太阳能电池为硅太阳能电池，其主要分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池；第二代太阳能电池为薄膜太阳能电池，其主要包括砷化镓、碲化镉、硫化镉、铜铟镓硒等多元化合物薄膜电池以及非晶硅薄膜太阳能电池；第三代太阳能电池为新型太阳能电池，主要包括染料敏化太阳能电池、量子点太阳能电池、有机太阳能电池、有机无机杂化太阳能电池等，其中钙钛矿型有机无机杂化太阳能电池由于具有高的光电转换效率、低的制造成本而引起人们的广泛关注。如何进一步优化钙钛矿型有机无机杂化太阳能电池的制备工艺，制备高质量的钙钛矿薄膜等功能层，以提高其光电转换效率，这是业界广泛关注的问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一透明基底，通过切割工艺在所述透明基底的上表面形成多个凸条，多个所述凸条的截面为三角形，多个所述凸条依次相连，所述凸条的两个倾斜侧面与所述凸条的底面的夹角均为30°-45°；
2)在所述步骤1)得到的透明基底的上表面先形成导电石墨烯层，接着通过磁控溅射工艺在所述透明基底的上表面溅射FTO薄膜，以形成石墨烯/FTO复合导电层；
3)接着在所述步骤2)得到的透明基底的上表面旋涂钛酸四异丙酯的乙醇溶液与乙酰丙酮、盐酸、水混合后得到的二氧化钛溶胶，其中，钛的浓度为0.15-0.45mol/L，然后进行热处理以形成二氧化钛功能层；
4)接着在所述二氧化钛功能层上旋涂碳酸铯溶液，并进行烘干处理；
5)第一钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按3％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第一钙钛矿前驱体溶液，接着在步骤4)得到的透明基底的上表面旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液，并进行第一次退火处理，以形成第一钙钛矿功能层；
6)第二钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按10％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第二钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第一钙钛矿功能层上旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液，并进行第二次退火处理，以形成第二钙钛矿功能层；
7)第三钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按20％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第三钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第二钙钛矿功能层上旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液，并进行第三次退火处理，以形成第三钙钛矿功能层；
8)第四钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按5％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第四钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第三钙钛矿功能层上旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液，并进行第四次退火处理，以形成第四钙钛矿功能层；
9)接着在所述第四钙钛矿功能层上依次旋涂第一Spiro-OMeTAD溶液、蒸镀MoO3、旋涂第二Spiro-OMeTAD溶液，以形成复合空穴传输层；
10)接着在所述复合空穴传输层上形成金属电极。
作为优选，在所述步骤2)中，通过湿法转移形成所述导电石墨烯层，溅射FTO薄膜的溅射速率为3-6埃米/秒。
作为优选，在所述步骤3)中，旋涂的转速为1800-3600转/分钟，旋涂的时间为20-60秒，热处理的温度是450-550℃，热处理的时间为20-40分钟；在所述步骤4)中，碳酸铯溶液中碳酸铯的浓度为0.5-1.5mg/ml，旋涂的转速为4500-6500转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟。
作为优选，在所述步骤5)中，旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液的转速为5000-6000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第一次退火处理的温度为80-90℃，所述第一次退火处理的时间为5-10分钟。
作为优选，在所述步骤6)中，旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液的转速为4000-5000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第二次退火处理的温度为85-95℃，所述第二次退火处理的时间为10-15分钟。
作为优选，在所述步骤7)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为3000-4000转/分钟，旋涂的时间为60-90秒，所述第三次退火处理的温度为95-105℃，所述第三次退火处理的时间为15-25分钟。
作为优选，在所述步骤8)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为5000-6000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第四次退火处理的温度为90-100℃，所述第四次退火处理的时间为5-10分钟。
作为优选，在所述步骤9)中，所述第一Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为5-15mg/ml，所述第二Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为3-6mg/ml，旋涂所述第一Spiro-OMeTAD溶液和所述第二Spiro-OMeTAD溶液的转速为2500-3500转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟，蒸镀MoO3的速率为3-6埃米/秒，蒸镀MoO3的时间为5-10秒。
作为优选，在所述步骤10)中，通过热蒸镀的方式形成金属电极，所述金属电极的材料为银，所述金属电极的厚度为100-150纳米。
本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明首先通过切割工艺在所述透明基底的上表面形成多个凸条，多个所述凸条的截面为三角形，多个所述凸条依次相连，通过上述结构的设计，可以有效增加后续钙钛矿功能层的面积，进而可以提高相应钙钛矿电池的光电转换效率。同时通过优化所述凸条的两个倾斜侧面与所述凸条的底面的夹角均为30°-45°，并通过配置不同浓度的第一、第二、第三、第四钙钛矿前驱体溶液，进而分别旋涂形成第一、第二、第三、第四钙钛矿功能层，通过设置倾斜角度以及钙钛矿前驱体溶液的质量浓度以及旋涂次数，进而可以在凸条结构上形成高质量的钙钛矿功能层。本发明的透明基底的上表面先形成导电石墨烯层，接着通过磁控溅射工艺在所述透明基底的上表面溅射FTO薄膜，以形成石墨烯/FTO复合导电层，有效形成高导电特性的电极层。本发明通过在二氧化钛功能层上旋涂碳酸铯溶液，以便于电子在二氧化钛功能层与钙钛矿功能层之间有效传输，此外，本发明通过依次旋涂第一Spiro-OMeTAD溶液、蒸镀MoO3、旋涂第二Spiro-OMeTAD溶液，以形成复合空穴传输层，有效提高了空穴的传输性能，进而可以提高相应钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
图1为本发明的透明基底的结构示意图。
具体实施方式
一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一透明基底，通过切割工艺在所述透明基底的上表面形成多个凸条，多个所述凸条的截面为三角形，多个所述凸条依次相连，所述凸条的两个倾斜侧面与所述凸条的底面的夹角均为30°-45°；
2)在所述步骤1)得到的透明基底的上表面先形成导电石墨烯层，接着通过磁控溅射工艺在所述透明基底的上表面溅射FTO薄膜，以形成石墨烯/FTO复合导电层，在所述步骤2)中，通过湿法转移形成所述导电石墨烯层，溅射FTO薄膜的溅射速率为3-6埃米/秒，溅射的时间为50-200秒；
3)接着在所述步骤2)得到的透明基底的上表面旋涂钛酸四异丙酯的乙醇溶液与乙酰丙酮、盐酸、水混合后得到的二氧化钛溶胶，其中，钛的浓度为0.15-0.45mol/L，然后进行热处理以形成二氧化钛功能层，在所述步骤3)中，旋涂的转速为1800-3600转/分钟，旋涂的时间为20-60秒，热处理的温度是450-550℃，热处理的时间为20-40分钟；
4)接着在所述二氧化钛功能层上旋涂碳酸铯溶液，并进行烘干处理，在所述步骤4)中，碳酸铯溶液中碳酸铯的浓度为0.5-1.5mg/ml，旋涂的转速为4500-6500转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟；
5)第一钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按3％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第一钙钛矿前驱体溶液，接着在步骤4)得到的透明基底的上表面旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液，并进行第一次退火处理，以形成第一钙钛矿功能层，在所述步骤5)中，旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液的转速为5000-6000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第一次退火处理的温度为80-90℃，所述第一次退火处理的时间为5-10分钟；
6)第二钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按10％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第二钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第一钙钛矿功能层上旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液，并进行第二次退火处理，以形成第二钙钛矿功能层，在所述步骤6)中，旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液的转速为4000-5000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第二次退火处理的温度为85-95℃，所述第二次退火处理的时间为10-15分钟；
7)第三钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按20％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第三钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第二钙钛矿功能层上旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液，并进行第三次退火处理，以形成第三钙钛矿功能层，在所述步骤7)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为3000-4000转/分钟，旋涂的时间为60-90秒，所述第三次退火处理的温度为95-105℃，所述第三次退火处理的时间为15-25分钟；
8)第四钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按5％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第四钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第三钙钛矿功能层上旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液，并进行第四次退火处理，以形成第四钙钛矿功能层，在所述步骤8)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为5000-6000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第四次退火处理的温度为90-100℃，所述第四次退火处理的时间为5-10分钟；
9)接着在所述第四钙钛矿功能层上依次旋涂第一Spiro-OMeTAD溶液、蒸镀MoO3、旋涂第二Spiro-OMeTAD溶液，以形成复合空穴传输层，在所述步骤9)中，所述第一Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为5-15mg/ml，所述第二Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为3-6mg/ml，旋涂所述第一Spiro-OMeTAD溶液和所述第二Spiro-OMeTAD溶液的转速为2500-3500转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟，蒸镀MoO3的速率为3-6埃米/秒，蒸镀MoO3的时间为5-10秒；
10)接着在所述复合空穴传输层上形成金属电极，在所述步骤10)中，通过热蒸镀的方式形成金属电极，所述金属电极的材料为银，所述金属电极的厚度为100-150纳米。
实施例1：
一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一透明基底，通过切割工艺在所述透明基底的上表面形成多个凸条，多个所述凸条的截面为三角形，多个所述凸条依次相连，所述凸条的两个倾斜侧面与所述凸条的底面的夹角均为30°；
2)在所述步骤1)得到的透明基底的上表面先形成导电石墨烯层，接着通过磁控溅射工艺在所述透明基底的上表面溅射FTO薄膜，以形成石墨烯/FTO复合导电层，在所述步骤2)中，通过湿法转移形成所述导电石墨烯层，溅射FTO薄膜的溅射速率为4埃米/秒，溅射的时间为150秒；
3)接着在所述步骤2)得到的透明基底的上表面旋涂钛酸四异丙酯的乙醇溶液与乙酰丙酮、盐酸、水混合后得到的二氧化钛溶胶，其中，钛的浓度为0.25mol/L，然后进行热处理以形成二氧化钛功能层，在所述步骤3)中，旋涂的转速为2800转/分钟，旋涂的时间为40秒，热处理的温度是500℃，热处理的时间为30分钟；
4)接着在所述二氧化钛功能层上旋涂碳酸铯溶液，并进行烘干处理，在所述步骤4)中，碳酸铯溶液中碳酸铯的浓度为1mg/ml，旋涂的转速为5500转/分钟，旋涂的时间为1.5分钟；
5)第一钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按3％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第一钙钛矿前驱体溶液，接着在步骤4)得到的透明基底的上表面旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液，并进行第一次退火处理，以形成第一钙钛矿功能层，在所述步骤5)中，旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液的转速为5500转/分钟，旋涂的时间为40秒，所述第一次退火处理的温度为85℃，所述第一次退火处理的时间为8分钟；
6)第二钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按10％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第二钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第一钙钛矿功能层上旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液，并进行第二次退火处理，以形成第二钙钛矿功能层，在所述步骤6)中，旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液的转速为4500转/分钟，旋涂的时间为50秒，所述第二次退火处理的温度为90℃，所述第二次退火处理的时间为12分钟；
7)第三钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按20％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第三钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第二钙钛矿功能层上旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液，并进行第三次退火处理，以形成第三钙钛矿功能层，在所述步骤7)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为3500转/分钟，旋涂的时间为70秒，所述第三次退火处理的温度为100℃，所述第三次退火处理的时间为20分钟；
8)第四钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按5％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第四钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第三钙钛矿功能层上旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液，并进行第四次退火处理，以形成第四钙钛矿功能层，在所述步骤8)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为5500转/分钟，旋涂的时间为40秒，所述第四次退火处理的温度为95℃，所述第四次退火处理的时间为8分钟；
9)接着在所述第四钙钛矿功能层上依次旋涂第一Spiro-OMeTAD溶液、蒸镀MoO3、旋涂第二Spiro-OMeTAD溶液，以形成复合空穴传输层，在所述步骤9)中，所述第一Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为10mg/ml，所述第二Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为5mg/ml，旋涂所述第一Spiro-OMeTAD溶液和所述第二Spiro-OMeTAD溶液的转速为3000转/分钟，旋涂的时间为1.5分钟，蒸镀MoO3的速率为5埃米/秒，蒸镀MoO3的时间为8秒；
10)接着在所述复合空穴传输层上形成金属电极，在所述步骤10)中，通过热蒸镀的方式形成金属电极，所述金属电极的材料为银，所述金属电极的厚度为120纳米。
上述方法制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压为1.05V，短路电流为24.5mA/cm2，填充因子为0.73，光电转换效率为18.78％。
实施例2
一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)提供一透明基底，通过切割工艺在所述透明基底的上表面形成多个凸条，多个所述凸条的截面为三角形，多个所述凸条依次相连，所述凸条的两个倾斜侧面与所述凸条的底面的夹角均为45°；
2)在所述步骤1)得到的透明基底的上表面先形成导电石墨烯层，接着通过磁控溅射工艺在所述透明基底的上表面溅射FTO薄膜，以形成石墨烯/FTO复合导电层，在所述步骤2)中，通过湿法转移形成所述导电石墨烯层，溅射FTO薄膜的溅射速率为6埃米/秒，溅射的时间为200秒；
3)接着在所述步骤2)得到的透明基底的上表面旋涂钛酸四异丙酯的乙醇溶液与乙酰丙酮、盐酸、水混合后得到的二氧化钛溶胶，其中，钛的浓度为0.35mol/L，然后进行热处理以形成二氧化钛功能层，在所述步骤3)中，旋涂的转速为1800转/分钟，旋涂的时间为60秒，热处理的温度是520℃，热处理的时间为30分钟；
4)接着在所述二氧化钛功能层上旋涂碳酸铯溶液，并进行烘干处理，在所述步骤4)中，碳酸铯溶液中碳酸铯的浓度为1.5mg/ml，旋涂的转速为6500转/分钟，旋涂的时间为1分钟；
5)第一钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按3％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第一钙钛矿前驱体溶液，接着在步骤4)得到的透明基底的上表面旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液，并进行第一次退火处理，以形成第一钙钛矿功能层，在所述步骤5)中，旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液的转速为6000转/分钟，旋涂的时间为30秒，所述第一次退火处理的温度为90℃，所述第一次退火处理的时间为5分钟；
6)第二钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按10％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第二钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第一钙钛矿功能层上旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液，并进行第二次退火处理，以形成第二钙钛矿功能层，在所述步骤6)中，旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液的转速为5000转/分钟，旋涂的时间为40秒，所述第二次退火处理的温度为95℃，所述第二次退火处理的时间为10-15分钟；
7)第三钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按20％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第三钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第二钙钛矿功能层上旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液，并进行第三次退火处理，以形成第三钙钛矿功能层，在所述步骤7)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为3000转/分钟，旋涂的时间为90秒，所述第三次退火处理的温度为105℃，所述第三次退火处理的时间为25分钟；
8)第四钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按5％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第四钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第三钙钛矿功能层上旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液，并进行第四次退火处理，以形成第四钙钛矿功能层，在所述步骤8)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为6000转/分钟，旋涂的时间为50秒，所述第四次退火处理的温度为100℃，所述第四次退火处理的时间为10分钟；
9)接着在所述第四钙钛矿功能层上依次旋涂第一Spiro-OMeTAD溶液、蒸镀MoO3、旋涂第二Spiro-OMeTAD溶液，以形成复合空穴传输层，在所述步骤9)中，所述第一Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为15mg/ml，所述第二Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为3mg/ml，旋涂所述第一Spiro-OMeTAD溶液和所述第二Spiro-OMeTAD溶液的转速为3500转/分钟，旋涂的时间为1分钟，蒸镀MoO3的速率为3埃米/秒，蒸镀MoO3的时间为10秒；
10)接着在所述复合空穴传输层上形成金属电极，在所述步骤10)中，通过热蒸镀的方式形成金属电极，所述金属电极的材料为银，所述金属电极的厚度为150纳米。
上述方法制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压为1.04V，短路电流为24.2mA/cm2，填充因子为0.725，光电转换效率为18.25％。
对比例
一种有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：在FTO透明基底的上表面旋涂钛酸四异丙酯的乙醇溶液与乙酰丙酮、盐酸、水混合后得到的二氧化钛溶胶，其中，钛的浓度为0.25mol/L，然后进行热处理以形成二氧化钛功能层，其中，旋涂的转速为2800转/分钟，旋涂的时间为40秒，热处理的温度是500℃，热处理的时间为30分钟；钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按40％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到钙钛矿前驱体溶液，接着在所述二氧化钛功能层上旋涂所述钙钛矿前驱体溶液，并进行退火处理，以形成钙钛矿功能层，其中，旋涂所述钙钛矿前驱体溶液的转速为3500转/分钟，旋涂的时间为70秒，所述退火处理的温度为100℃，所述退火处理的时间为20分钟；接着在所述钙钛矿功能层上旋涂Spiro-OMeTAD溶液，以形成空穴传输层，所述Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为15mg/ml，旋涂所述Spiro-OMeTAD溶液的转速为3000转/分钟，旋涂的时间为1.5分钟；接着在所述空穴传输层上形成金属电极，通过热蒸镀的方式形成金属电极，所述金属电极的材料为银，所述金属电极的厚度为120纳米。
上述方法制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压为1.02V，短路电流为23.2mA/cm2，填充因子为0.71，光电转换效率为16.8％。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种有机无机杂化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)提供一透明基底，通过切割工艺在所述透明基底的上表面形成多个凸条，多个所述凸条的截面为三角形，多个所述凸条依次相连，所述凸条的两个倾斜侧面与所述凸条的底面的夹角均为30°-45°；
2)在所述步骤1)得到的透明基底的上表面先形成导电石墨烯层，接着通过磁控溅射工艺在所述透明基底的上表面溅射FTO薄膜，以形成石墨烯/FTO复合导电层；
3)接着在所述步骤2)得到的透明基底的上表面旋涂钛酸四异丙酯的乙醇溶液与乙酰丙酮、盐酸、水混合后得到的二氧化钛溶胶，其中，钛的浓度为0.15-0.45mol/L，然后进行热处理以形成二氧化钛功能层；
4)接着在所述二氧化钛功能层上旋涂碳酸铯溶液，并进行烘干处理；
5)第一钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按3％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第一钙钛矿前驱体溶液，接着在步骤4)得到的透明基底的上表面旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液，并进行第一次退火处理，以形成第一钙钛矿功能层；
6)第二钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按10％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第二钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第一钙钛矿功能层上旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液，并进行第二次退火处理，以形成第二钙钛矿功能层；
7)第三钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按20％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第三钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第二钙钛矿功能层上旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液，并进行第三次退火处理，以形成第三钙钛矿功能层；
8)第四钙钛矿功能层的制备：首先将碘甲胺晶体和碘化铅粉末以1：1摩尔比混合，并按5％的质量浓度溶于DMF中，在70℃下搅拌至完全溶解，然后过滤以得到第四钙钛矿前驱体溶液，接着在所述第三钙钛矿功能层上旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液，并进行第四次退火处理，以形成第四钙钛矿功能层；
9)接着在所述第四钙钛矿功能层上依次旋涂第一Spiro-OMeTAD溶液、蒸镀MoO3、旋涂第二Spiro-OMeTAD溶液，以形成复合空穴传输层；
10)接着在所述复合空穴传输层上形成金属电极。
2.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤2)中，通过湿法转移形成所述导电石墨烯层，溅射FTO薄膜的溅射速率为3-6埃米/秒。
3.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤3)中，旋涂的转速为1800-3600转/分钟，旋涂的时间为20-60秒，热处理的温度是450-550℃，热处理的时间为20-40分钟；在所述步骤4)中，碳酸铯溶液中碳酸铯的浓度为0.5-1.5mg/ml，旋涂的转速为4500-6500转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟。
4.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤5)中，旋涂所述第一钙钛矿前驱体溶液的转速为5000-6000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第一次退火处理的温度为80-90℃，所述第一次退火处理的时间为5-10分钟。
5.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤6)中，旋涂所述第二钙钛矿前驱体溶液的转速为4000-5000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第二次退火处理的温度为85-95℃，所述第二次退火处理的时间为10-15分钟。
6.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤7)中，旋涂所述第三钙钛矿前驱体溶液的转速为3000-4000转/分钟，旋涂的时间为60-90秒，所述第三次退火处理的温度为95-105℃，所述第三次退火处理的时间为15-25分钟。
7.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤8)中，旋涂所述第四钙钛矿前驱体溶液的转速为5000-6000转/分钟，旋涂的时间为30-60秒，所述第四次退火处理的温度为90-100℃，所述第四次退火处理的时间为5-10分钟。
8.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤9)中，所述第一Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为5-15mg/ml，所述第二Spiro-OMeTAD溶液中Spiro-OMeTAD的浓度为3-6mg/ml，旋涂所述第一Spiro-OMeTAD溶液和所述第二Spiro-OMeTAD溶液的转速为2500-3500转/分钟，旋涂的时间为1-2分钟，蒸镀MoO3的速率为3-6埃米/秒，蒸镀MoO3的时间为5-10秒。
9.根据权利要求1所述的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：在所述步骤10)中，通过热蒸镀的方式形成金属电极，所述金属电极的材料为银，所述金属电极的厚度为100-150纳米。
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