CN111628081A - 一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池 - Google Patents

一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池 Download PDF

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唐泽国
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Abstract

本发明涉及一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括依次设置的透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括至少两层钙钛矿单层和一层缓冲层，缓冲层位于相邻钙钛矿单层之间。本发明采用化学气相沉积法或磁控溅射法制备缓冲层，并通过薄膜转移法将制备好的缓冲层转移至钙钛矿单层上，并且采用了不同吸收带隙宽度的钙钛矿吸收材料设计成一种钙钛矿吸收复合层，拓宽了该层对太阳光谱中不同波长的光的吸收范围；在不同吸收带隙的钙钛矿层之间插入缓冲层，达到了防止相邻钙钛矿层材料发生互混，影响各钙钛矿层对光子的吸收能力的目的。

Description

一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
由钙钛矿材料所制备的太阳能电池，由于生产过程简单、成本低、转换效率高，而成为光伏产业和科研机构的研究热点。不同的钙钛矿材料具有不同的吸收带宽，而单一的钙钛矿材料具有特定的吸收带宽，并且吸收谱宽往往有限。目前所采用的方法是将具有不同吸收带宽的几种钙钛矿材料，通过沉积的手段，制成一种含有不同种类钙钛矿分子的复合薄膜的办法，将此种薄膜应用于钙钛矿电池形成钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池。
CN105591032A公开了一种钙钛矿吸收复合层的制备方法，该制备方法通过将不同带宽的钙钛矿单层复合，按吸收带隙宽度逐层增大的顺序自下而上沉积形成了一个光吸收复合层，相较于一般的钙钛矿电池，该复合层在很宽的光谱范围内对光子有较强的收集能力，含有这种复合层的钙钛矿太阳电池的转换效率会得到明显的提高。该专利所提供的钙钛矿复合层的制备方法为旋涂法、喷涂法、浸润法，在采用这些方法制备钙钛矿复合层时会存在不同钙钛矿层材料互混的情况，影响各钙钛矿层对光子的收集能力，进而影响到电池的各项性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，采用不同的材料制备钙钛矿层，在相邻钙钛矿层之间插入缓冲层，以解决现有技术存在的不同钙钛矿层间发生互混，破坏钙钛矿层薄膜，影响各钙钛矿层对光子的收集能力的问题。
为了实现本发明的上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和背电极层，所述钙钛矿吸收复合层包括至少两层钙钛矿单层和至少一层缓冲层，所述缓冲层位于相邻所述钙钛矿单层之间。
可选地，所述钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿单层和两层缓冲层，所述缓冲层位于相邻所述钙钛矿单层之间。
可选地，所述缓冲层为六方氮化硼。
可选地，所述缓冲层的厚度为6-10nm。
可选地，所述钙钛矿吸收复合层的厚度为300-1000nm。
可选地，所述钙钛矿单层的材料为MAPb(IxBr1-x)3、CsxFA1-xPbI3、MASnxPb1-xI3中的至少任意两种，其中X的范围为0-1。
可选地，所述钙钛矿层的吸收带隙宽度范围为1.1-1.8eV。
可选地，所述钙钛矿太阳能电池为正置或反置结构。
一种制备上述所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的方法，所述缓冲层通过薄膜转移法转移至所述钙钛矿单层上。
可选地，所述缓冲层的制备方法为化学气相沉积法或磁控溅射法。
与现有技术相比，本发明所提供的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，具有如下有益效果：
1)本发明采用不同吸收带隙宽度的钙钛矿吸收材料设计成一种钙钛矿吸收复合层，拓宽了该层对太阳光谱中不同波长的光的吸收范围。采用此钙钛矿吸收层所制备的太阳能电池，能够提高对光子的利用率和对光能的吸收强度。
2)本发明在不同吸收带隙的钙钛矿层之间插入缓冲层，达到了防止相邻钙钛矿层材料发生互混和影响各钙钛矿层对光子的吸收能力的目的。
3)本发明的缓冲层采用了六方氮化硼，六方氮化硼具有非常优异的电子隧穿特性，能够保证电荷的传输以及底电池的吸光不受影响；制备方法采用化学气相沉积或磁控溅射，然后物理转移至钙钛矿单层上，操作方便易行。
附图说明
图1为本发明的实施例所制备的钙钛矿太阳能电池的正置结构图。
图2为本发明的实施例所制备的钙钛矿太阳能电池的正置结构图。
图3为本发明的实施例所制备的钙钛矿太阳能电池的反置结构图。
图4为本发明的实施例所制备的钙钛矿太阳能电池的正置结构图。
图5为本发明的实施例所制备的钙钛矿太阳能电池的正置结构图。
图6为本发明的实施例所制备的钙钛矿太阳能电池的反置结构图。
图7为本发明的钙钛矿太阳能电池正置结构图。
图8为本发明的钙钛矿太阳能电池反置结构图。
1-透明导电层、2-电子传输层、3-钙钛矿吸收复合层、31-钙钛矿层Ⅰ、32- 第一层缓冲层、33-钙钛矿层Ⅱ、34-第二层缓冲层、35-钙钛矿层Ⅲ、4-空穴传输层、5-背电极层
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
本发明提供了一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括至少两层钙钛矿层和一层缓冲层，缓冲层位于相邻钙钛矿层之间。
钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿层和两层缓冲层，缓冲层位于相邻钙钛矿单层之间时，所制备的钙钛矿太阳能电池可覆盖300-1200nm波段，性能最好，光电转换效率高。
钙钛矿吸收复合层3的厚度需要在一定范围内才能达到较高的转换效率，增加厚度有利于减少光的透过，从而增加对光吸收率，从而增大短路电流；但随着厚度的增加，电子传输路径也会增加，也就会导致电子在传输过程中被复合的几率增加，从而导致开路电压减小，因此钙钛矿吸收层的厚度需要控制在一定范围内，所以本发明将钙钛矿吸收复合层3的厚度设为300-1000nm。
吸收层带隙的大小决定了吸收层对入射光的吸收能力，只有入射光的能量大于或等于带隙值时才能被钙钛矿层吸收，从而带隙大小也直接影响着钙钛矿电池的转换效率。带隙越大则开路电压越大，短路电流越小，因此钙钛矿电池要达到较高的转换效率也需要将带隙选择在合理的范围内，本发明是将钙钛矿吸收复合层的带隙范围控制在1.1-1.8eV，可达到一个较高的光电转换效率。
光从透明导电层入射到电池，为保证电池对光的吸收率，钙钛矿吸收复合层中的钙钛矿单层，离光入射面最近的钙钛矿单层带隙最大，依次逐渐减小，从而保证电池对光的吸收率，提高光电转换效率。
钙钛矿单层选用不同种类的钙钛矿材料，可选为MAPb(IxBr1-x)3、CsxFA1-xPbI3、MASnxPb1-xI3，其中X的范围为0-1，MA为甲胺、FA为甲眯、Pb为铅、I为碘、 Br为溴、Cs为铯、Sn为锡。钙钛矿层的吸收带隙宽度范围调节为1.1-1.8eV，通过调节钙钛矿材料中X的数值，可以将该材料的吸收带隙维持在一定的范围内。钙钛矿材料优选为MAPbI2.4Br0.6、Cs0.15FA0.85PbI3、MASn0.9Pb0.1I3中的至少任意两种，其中，MAPbI2.4Br0.6的带隙范围为1.7-1.8eV，吸光范围为300-600nm； Cs0.15FA0.85PbI3的带隙范围为1.5-1.6eV，吸光范围为600-800nm；MASn0.9Pb0.1I3的带隙范围为1.1-1.2eV，吸光范围为800-1200nm。
缓冲层的厚度为6-10nm，太薄的话，不能完全覆盖住钙钛矿层，达不到插入缓冲层防止不同钙钛矿材料互混的效果，太厚的话会影响电子传输。缓冲层材料采用六方氮化硼，具有非常优异的电子隧穿特性，能够保证电荷的传输以及底电池的吸光不受影响，同时又能对不同的钙钛矿层之间起到很好的缓冲作用，防止钙钛矿层不同材料之间的互混，影响对光子的收集。缓冲层的制备方法采用化学气相沉积或磁控溅射，在通过物理转移法转移至钙钛矿单层上，操作方便易行。
本发明还提供了一种制备上述一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的方法，其中缓冲层的制备方法为化学气相沉积法或磁控溅射法，之后通过薄膜转移法转移至钙钛矿单层上，通过这种方法可以防止制备缓冲层的温度过高，灼伤钙钛矿层。该制备方法具有步骤如下：
以下步骤为正置钙钛矿太阳能电池的制备步骤，其具体结构如图7所示：
1)清洗导电玻璃衬底；2)在透明导电层上制备电子传输层；3)在电子传输层上制备钙钛矿吸收复合层；4)在钙钛矿吸收复合层上制备空穴传输层；5) 在空穴传输层上制备金属背电极层。
反置钙钛矿太阳能电池的制备步骤，其具体结构如图8所示：
1)清洗导电玻璃衬底；2)在透明导电层上制备空穴传输层；3)在电子传输层上制备钙钛矿吸收复合层；4)在钙钛矿吸收复合层上制备电子传输层；5) 在电子传输层上制备金属背电极层。
无论是正置还是反置结构的钙钛矿太阳能电池，其中的钙钛矿吸收复合层包括至少两层钙钛矿单层和至少一层缓冲层，缓冲层位于相邻钙钛矿层之间；缓冲层是通过化学气相沉积或磁控溅射法制备，再通过薄膜转移法转移至钙钛矿单层上。
其中导电玻璃衬底可选用掺氟氧化锡(FTO)或氧化铟锡(ITO)；电子传输层材料可选用氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)或者氧化锡(SnO2)；空穴传输层材料可选用PTAA(聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺])或Spiro-OMeTAD((2， 2′，7，7′-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺二芴))。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
下面通过具体的实施方式对本发明进行进一步的说明。
实施例1-3
如图1所示的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和金属背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿单层和两层缓冲层，缓冲层位于相邻钙钛矿单层之间，具备制备步骤如下：
1)以商用FTO作为电池的导电基底，超声波清洗后，紫外臭氧处理15min，待用；
2)在洁净的FTO导电玻璃基底上采用溶液法沉积电子传输层SnO2，厚度为 50nm，150℃退火；
3)在电子传输层SnO2上，采用旋涂MAPbI2.4Br0.6前驱体的方法，加热后，得到一定厚度的钙钛矿单层Ⅰ；
4)在铜衬底上采用化学气相沉积制备六方氮化硼缓冲层，真空条件为10-8Pa，以环硼氮烷为氮化硼的前驱体，铜衬底加热至1000℃，用氩气和氢气为载气将环硼氮烷气体带入生长室(氩气：氢气：环硼氮烷＝30：20：1.5，v/v)，反应制得一定厚度的六方氮化硼。然后在铜/六方氮化硼衬底上制备一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，利用FeCl3溶液除去铜衬底，将六方氮化硼/PMMA转移到钙钛矿单层Ⅰ上，放入丙酮蒸气中带走PMMA，留下六方氮化硼作为第一层缓冲层；
5)在第一层六方氮化硼缓冲层上旋涂Cs0.15FA0.85PbI3前驱体制备钙钛矿单层Ⅱ，加热得到具有一定厚度的Cs0.15FA0.85PbI3钙钛矿单层Ⅱ；
6)在钙钛矿单层Ⅱ上采用与步骤4)相同的方法制备缓冲层，得到一定厚度的第二层六方氮化硼缓冲层；
7)在第二层六方氮化硼缓冲层上采用一步法旋涂MASn0.9Pb0.1I3的前驱体溶液，加热得到具有一定厚度的MASn0.9Pb0.1I3钙钛矿单层Ⅲ；
8)在钙钛矿单层Ⅲ上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，厚度为100nm；
9)在Spiro-OMeTAD空穴传输层上上蒸镀制备金电极，厚度80nm。
所得到的钙钛矿单层、缓冲层及钙钛矿吸收复合层的厚度如表1所示：
表1钙钛矿单层、缓冲层及钙钛矿吸收复合层的厚度表
Figure BDA0001981864530000071
Figure BDA0001981864530000081
实施例4
如图1所示的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和金属背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿层和两层缓冲层，缓冲层位于相邻钙钛矿层之间，具备制备步骤如下：
1)以商用ITO作为电池的导电基底，超声波清洗后，紫外臭氧处理20min，待用；
2)在洁净的ITO导电玻璃基底上采用溶液法沉积电子传输层TiO2，厚度为 50nm，500℃高温退火；
3)在电子传输层TiO2上，采用旋涂MAPbI2.4Br0.6前驱体的方法制备钙钛矿单层Ⅰ，加热后得到厚度为300nm的钙钛矿单层Ⅰ；
4)在铜衬底上采用磁控溅射制备六方氮化硼薄膜，真空条件为5*10-4Pa，靶材是纯度为99.999％的氮化硼，铜衬底加热至500℃，以氩气为工作气体进行溅射,得到厚度为8nm的六方氮化硼。然后在铜/六方氮化硼衬底上制备一层PMMA，利用FeCl3溶液除去铜衬底，将六方氮化硼/PMMA转移到钙钛矿层Ⅰ上，放入丙酮蒸气中带走PMMA，留下六方氮化硼作为第一层缓冲层；
5)在第一层六方氮化硼缓冲层上旋涂Cs0.15FA0.85PbI3前驱体制备钙钛矿单层Ⅱ，加热得到厚度为250nm的Cs0.15FA0.85PbI3钙钛矿单层Ⅱ；
6)在钙钛矿单层Ⅱ上采用与步骤4)相同的方法制备缓冲层，得到厚度为 8nm的第二层六方氮化硼缓冲层；
7)在第二层六方氮化硼缓冲层上采用一步法旋涂MASn0.9Pb0.1I3的前驱体溶液，加热得到厚度为150nm的MASn0.9Pb0.1I3钙钛矿单层Ⅲ；
8)在钙钛矿单层Ⅲ上旋涂空穴传输层PTAA，厚度为100nm；
9)在空穴传输层上蒸镀制备金电极，厚度80nm。
实施例5
如图2所示的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和金属背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括两层钙钛矿单层和一层缓冲层，缓冲层位于两层钙钛矿单层之间，具备制备步骤如下：
1)以商用FTO作为电池的导电基底，超声波清洗后，紫外臭氧处理15min，待用；
2)在洁净的FTO导电玻璃基底上采用溶液法沉积电子传输层SnO2，厚度为 50nm，150℃退火；
3)在电子传输层SnO2上，采用旋涂MAPbI2.4Br0.6前驱体的方法，得到厚度为400nm的钙钛矿单层Ⅰ；
4)在铜衬底上采用化学气相沉积制备六方氮化硼薄膜，真空条件为10-8Pa，以环硼氮烷为氮化硼的前驱体，铜衬底加热至1000℃，用氩气和氢气为载气将环硼氮烷气体带入生长室(氩气：氢气：环硼氮烷＝30：20：1.5，体积比v/v)，反应得到厚度为10nm的六方氮化硼。然后在铜/六方氮化硼衬底上制备一层PMMA，利用FeCl3溶液除去铜衬底，将六方氮化硼/PMMA转移到钙钛矿单层Ⅰ上，放入丙酮蒸气中带走PMMA，留下第一层六方氮化硼缓冲层；
5)在第一层六方氮化硼缓冲层上旋涂Cs0.15FA0.85PbI3前驱体制备钙钛矿单层Ⅱ，得到厚度为200nm的钙钛矿层Ⅱ；
6)在钙钛矿层Ⅱ上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，厚度为100nm；
7)在空穴传输层上蒸镀制备金电极层，厚度为80nm。
实施例6
如图3所示的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电层、空穴传输层、钙钛矿吸收复合层、电子传输层和金属背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿单层和两层缓冲层，缓冲层位于相邻钙钛矿单层之间，具体制备步骤如下：
1)以商用FTO作为电池的导电基底，超声波清洗后，紫外臭氧处理15min，待用；
2)在洁净的FTO导电玻璃基底上旋涂空穴传输层PTAA，厚度为100nm；
3)在空穴传输层上，采用旋涂MAPbI2.4Br0.6前驱体的方法，加热后，得到厚度为300nm的钙钛矿单层Ⅰ；
4)在铜衬底上采用化学气相沉积制备六方氮化硼薄膜，真空条件为10-8Pa，以环硼氮烷为氮化硼的前驱体，铜衬底加热至1000℃，用氩气和氢气为载气将环硼氮烷气体带入生长室(氩气：氢气：环硼氮烷＝30：20：1.5，v/v)，反应得到厚度为8nm的六方氮化硼。然后在铜/六方氮化硼衬底上制备一层聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，利用FeCl3溶液除去铜衬底，将六方氮化硼/PMMA转移到钙钛矿单层Ⅰ上，放入丙酮蒸气中带走PMMA，留下六方氮化硼作为第一层缓冲层；
5)在第一层六方氮化硼缓冲层上旋涂Cs0.15FA0.85PbI3前驱体制备钙钛矿单层Ⅱ，加热得到具有厚度为250nm的钙钛矿单层Ⅱ；
6)在钙钛矿单层Ⅱ上采用与步骤4)相同的方法制备缓冲层，得到厚度为8nm的第二层六方氮化硼缓冲层；
7)在第二层六方氮化硼缓冲层上采用一步法旋涂MASn0.9Pb0.1I3的前驱体溶液，加热得到具有厚度为150nm的钙钛矿单层Ⅲ；
8)在钙钛矿单层Ⅲ上采用溶液法沉积电子传输层SnO2，150℃退火，厚度为50nm，；
9)在电子传输层上蒸镀制备金电极，厚度80nm。
对比例1
如图4所示的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和金属背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿层具备制备步骤如下：
步骤1)、2)、3)与实施例2相同；
4)在钙钛矿单层Ⅰ上旋涂Cs0.15FA0.85PbI3前驱体制备钙钛矿单层Ⅱ，加热得到厚度为250nm的钙钛矿单层Ⅱ；
5)在钙钛矿单层Ⅱ上采用一步法旋涂MASn0.9Pb0.1I3的前驱体溶液，加热得到厚度为150nm的钙钛矿单层Ⅲ；
6)在钙钛矿单层Ⅲ上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，厚度为100nm；
7)在Spiro-OMeTAD空穴传输层上上蒸镀制备金电极，厚度80nm。
对比例2
如图5所示的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和金属背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括两层钙钛矿层具备制备步骤如下：
步骤1)、2)、3)与实施例5相同；
4)在钙钛矿单层Ⅰ上旋涂Cs0.15FA0.85PbI3前驱体制备钙钛矿单层Ⅱ，得到厚度为200nm的钙钛矿单层Ⅱ；
5)在钙钛矿单层Ⅱ上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，厚度为100nm；
6)在Spiro-OMeTAD空穴传输层上上蒸镀制备金电极层，厚度为80nm。
对比例3
如图6所示的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括依次设置的透明导电层、空穴传输层、钙钛矿吸收复合层、电子传输层和金属背电极层，其中钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿层具体制备步骤如下：
步骤1)、2)、3)与实施例6相同；
4)在钙钛矿单层Ⅰ上旋涂Cs0.15FA0.85PbI3前驱体制备钙钛矿单层Ⅱ，加热得到具有厚度为250nm的钙钛矿单层Ⅱ；
5)在钙钛矿单层Ⅱ上采用一步法旋涂MASn0.9Pb0.1I3的前驱体溶液，加热得到具有厚度为150nm的钙钛矿单层Ⅲ；
6)在钙钛矿单层Ⅲ上采用溶液法沉积电子传输层SnO2，150℃退火，厚度为50nm；
7)在电子传输层上蒸镀制备金电极，厚度80nm。
实验结果与分析
钙钛矿太阳能电池组件的表征：将实施例中所制备的钙钛矿太阳能电池，采用Keithley2400SMU，AM 1.5Gsolar irradiation在100mW/cm2的光源下进行器件测试，所得测试数据如下表1所示：
表2各个实施例所制备的钙钛矿太阳能电池性能表征数据表
Jsc(mA cm<sup>-2</sup>) Voc(V) FF(％) PCE(％)
实施例1 37.2 0.89 70 23.1
实施例2 35.2 0.90 72 22.8
实施例3 34.7 0.88 73 22.29
实施例4 33.1 0.87 68 19.58
实施例5 30.7 0.98 63 18.95
实施例6 32.5 0.78 66 16.73
对比例1 25.4 0.67 56 9.10
对比例2 20.1 0.62 58 7.22
对比例3 23.8 0.61 46 6.67
实验结果分析：
从表2中可以看出，本发明所提供的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的性能指标短路电流密度Jsc、开路电压V、填充因子FF和光电转换效率PCE 均优于对比例，相较于对比例来说，PCE提高了至少两倍。究其原因是本发明采用不同吸收带隙宽度的钙钛矿吸收材料制备成钙钛矿吸收复合层，拓宽了该层对太阳光谱中不同波长的光的吸收范围，并且在相邻钙钛矿层之间插入缓冲层，防止了钙钛矿层之间发生互混，增强了对光子的吸收能力。
对比实施例1、2、3、4和实施例5发现，钙钛矿电池中的钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿层和两层缓冲层时，其PCE比只包括两层钙钛矿和一层缓冲层的要高，主要原因是三层钙钛矿复合层时覆盖了300-1200nm的波段，可以实现对该波段光子的充分收集，而两层钙钛矿层时不能完全覆盖该波段，对光子的收集能力会差一些。
总体来看，本发明所提供的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池可以有效的覆盖300-1200nm波长的光，在不同的钙钛矿单层中插入缓冲层，防止了相邻钙钛矿单层的互混，增强了对光子的收集能力，提高了光电转换效率。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (10)

1.一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，包括透明导电层、电子传输层、钙钛矿吸收复合层、空穴传输层和背电极层，其特征在于，所述钙钛矿吸收复合层包括至少两层钙钛矿单层和至少一层缓冲层，所述缓冲层位于相邻所述钙钛矿单层之间。
2.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸收复合层包括三层钙钛矿单层和两层缓冲层，所述缓冲层位于相邻所述钙钛矿单层之间。
3.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层为六方氮化硼。
4.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层的厚度为6-10nm。
5.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸收复合层的厚度为300-1000nm。
6.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿单层材料为MAPb(IxBr1-x)3、CsxFA1-xPbI3、MASnxPb1-xI3中的至少任意两种，其中X的范围为0-1。
7.根据权利要求6所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层的吸收带隙宽度范围为1.1-1.8eV。
8.根据权利要求1所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池为正置或反置结构。
9.一种制备权利要求1-8任一项所述的一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述缓冲层通过薄膜转移法转移至所述钙钛矿单层上。
10.根据权利要求9所述的制备一种具有能带梯度的钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述缓冲层的制备方法为化学气相沉积法或磁控溅射法。
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