CN111640870A - 一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法 - Google Patents

一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法，属于太阳能电池技术领域。所述高效钙钛矿太阳能电池的制备方法包括：在透明导电基板上旋涂制备电子传输层；在电子传输层上旋涂碘化铅胶体，并进行退火结晶处理，形成碘化铅薄膜；在碘化铅薄膜上旋涂卤化物阳离子，并进行退火结晶处理，生成钙钛矿吸光层和碘化铅钝化结构；在钙钛矿吸光层上喷涂带有包覆材料的碘化铅胶体，形成碘化铅晶体钝化层；在碘化铅晶体钝化层上制备空穴传输层；在空穴传输层上制备银电极。本发明提供的一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法中，分别在电子传输层和钙钛矿吸光层上旋涂和喷涂碘化铅胶体，实现可控的缺陷钝化，达到双钝化效果，提高器件的效率和长期稳定性。

Description

一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法。
背景技术
随着社会的发展，我们对能源的需求量日益增大，然而可供我们使用的化石能源日益枯竭，全球都面临严重的能源危机。近年来对新能源的研究日渐火热，包括太阳能风能、地热能、潮汐能等。其中太阳能具有取之不尽、用之不竭的优点，合理高效地利用太阳能则能解决目前的能源危机。目前，钙钛矿太阳能电池因其具有高能量转换效率、质量轻、成本低廉、制作工艺简单、可制作柔性器件以及易于实现大规模生产等突出优势，目前成为了新型太阳能电池的研究热点。自2009年Miyasaka等人首次发明钙钛矿太阳能电池以来，电池的能量转换效率从3.8％快速提升至认证的25.2％，已经超过铜铟镓硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池的最高效率，媲美晶硅太阳能电池最高效率26.6％。钙钛矿太阳能电池的规模化制备技术正逐步完善，预期成本大约为晶硅太阳能电池一半，是最具有发展潜力的第三代太阳能电池。
通过两步法可以制备高效率钙钛矿太阳能电池，但是两步法制备的钙钛矿薄膜质量取决于第一步制备的碘化铅薄膜，提高碘化铅薄膜质量即可提高钙钛矿薄膜质量。控制碘化铅原材料的生长取向，制备出碘化铅胶体，通过碘化铅胶体制备的薄膜，其晶粒有序且致密，进而可提高钙钛矿薄膜的质量，提高电池的稳定性。黄维课题组采用醋酸铅与碘化钾控制生成物碘化铅的生长取向，制备取向含(101)的碘化铅晶体，因其碘化铅原材料取向不同，将其溶解于二甲基甲酰胺即可得到碘化铅胶体。利用碘化铅胶体可制备致密碘化铅薄膜，生成有序的碘化铅晶体钝化层，更精确的钝化缺陷，进而提高钙钛矿薄膜的质量，获得22.22％的能量转换效率。两步旋涂法是将卤化阳离子旋涂至碘化铅薄膜上，让其反应生成钙钛矿薄膜，因此，在生成钙钛矿多晶薄膜时，其上表面就会存在一定的针孔状缺陷。
北京大学的赵青教授团队通过控制碘化铅薄膜的厚度、钙钛矿退火时间等因素制备了双层碘化铅晶体钝化层，钝化层分别位于钙钛矿薄膜与空穴输出层和电子传输层之间。制备的器件具有22％能量转换效率，且载流子寿命有大幅度提升、钙钛矿太阳能电池具有较好的稳定性。但是上述双层碘化铅晶体钝化层受化学反应限制，双钝化层结构难以调控，限制了其实际应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法，以解决现有的太阳能电池中，通过两步旋涂法制备的钙钛矿多晶薄膜，其上表面会存在针孔状缺陷，以及受化学反应限制，双层碘化铅晶体钝化层结构难以调控，限制了实际应用的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1：对透明导电基板进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
S2：在透明导电基板上旋涂制备电子传输层；
S3：对带有电子传输层的透明导电基板进行紫外臭氧处理；
S4：在氮气环境下，制备碘化铅胶体；
S5：在氮气环境下，在电子传输层上旋涂碘化铅胶体，并进行退火结晶处理，在电子传输层上形成碘化铅薄膜，调控碘化铅薄膜的有序取向生长；
S6：在氮气环境下，在碘化铅薄膜上旋涂卤化物阳离子，并进行退火结晶处理，生成钙钛矿吸光层和碘化铅钝化结构；
S7：向碘化铅胶体中加入包覆材料，并搅拌；
S8：在钙钛矿吸光层上喷涂带有包覆材料的碘化铅胶体，在钙钛矿吸光层上形成碘化铅晶体钝化层；
S9：在氮气环境下，在碘化铅晶体钝化层上旋涂Spiro-OMeTAD溶液，并进行退火结晶处理，制备空穴传输层；
S10：通过热蒸镀法，在空穴传输层上制备银电极；
S11：在氮气氛围和AM1.5光照下，测试钙钛矿太阳能电池的光电特性。
可选的，所述碘化铅胶体的浓度为1mL碘化铅胶体中含有0.001g～15g碘化铅晶体；其中，碘化铅晶体中(101)晶面所占比例为70％～90％。
可选的，所述碘化铅胶体的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、乙酸、丙酮、硝基甲烷、苯胺、甲醇、乙二醇。
可选的，所述包覆材料包括BAI、PEAI、PP、PA、PAA、PEA、VA、D4TBP、TOPO、辛氨、氯化胆碱、L-a磷脂酰胆碱、月桂酰基谷氨酸、三甲基甘氨酸、氨基酸、3-己基噻吩、碘五氟苯、噻吩、吡啶、4-巯基苯甲酸、苄胺、PMMA、P3HT、AQ310、PHF、PNF222、PTQ10、PDCBT、F8TBT、PNDIT、IDIC、PTB7-NBr、PTFBDT-BZS、PBTB-T、DTT-8、PBDTT-DPP、PT、PCPDTTBTT、PDPPTPT、PNTz4T、J52、PBDD4T-2F、F8Se2、3-(癸基二甲基铵基)-丙烷磺酸盐、木质素磺酸盐、石油磺酸盐、月桂醇硫酸盐、直链烷基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、重烷基苯磺酸盐。
可选的，所述碘化铅胶体中包覆材料的浓度为0.0001g/mL～1g/mL。
可选的，在向钙钛矿吸光层上喷涂碘化铅胶体时，使用超声喷雾法喷涂，注液速度为0.001mL/min～3mL/min，喷涂高度为1cm～20cm。
可选的，所述钙钛矿太阳能电池，包括透明导电电极和依次设置在所述透明导电基板上的电子传输层、钙钛矿吸光层、碘化铅晶体钝化层、空穴传输层和金属电极。
可选的，所述钙钛矿吸光层包括MAPbI3、(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x、CsPbI2Br、CsPbI3、CsPbBr3、Cs0.05(FA1-xMAx)0.95Pb(I1-yBry)3、FAPbI3、MAxFA1-xPbI3、FA1-xCsxPbI3、GAPbI3、GAxMA1-xPbI3、(PEA)2(MA)2Pb3I10、(IC2H4NH3)2(MA)n-1PbI3n+1、MASnxPb1-xI3、MAPbI3-xClx、FAPb(BryI1-y)3、FAyCs1-yPb[I(1-x)Brx]3、CsPbIBr2、Cs2PbI6、CsPb1-xSrxI2Br、CsPb0.9Sn0.1IBr2。
本发明提供的一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法中，采用碘化铅胶体制备钙钛矿薄膜，碘化铅胶体可调控钙钛矿的生长取向和钙钛矿内部的碘化铅钝化结构的取向，完美钝化钙钛矿薄膜内部缺陷；进一步采用超声喷雾法喷涂碘化铅胶体，在钙钛矿薄膜表面制备一层岛状的碘化铅晶体钝化层，实现可控的缺陷钝化；另外，通过使用碘化铅胶体和超声喷涂法可以达到双钝化效果，提高器件的效率和长期稳定性。
附图说明
图1是本发明提供的一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法步骤示意图；
图2是本发明提供的一种高效钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
图3是实施例一中制备的钙钛矿太阳能电池的J-V曲线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高效钙钛矿太阳能电池及制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明提供了一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1：对表面粗糙度小于1nm的透明导电基板1表面进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
S2：使用匀胶机，在透明导电基板1上旋涂制备电子传输层2；
S3：对带有电子传输层2的透明导电基板1进行紫外臭氧处理5min～30min；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL的溶剂中添加0.001g～15g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃～100℃温度下搅拌10min～720min，形成碘化铅胶体；所述碘化铅胶体的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、乙酸、丙酮、硝基甲烷、苯胺、甲醇、乙二醇；
S5：在99.9％氮气环境下，采用1500转/分～4000转/分转速在电子传输层2上旋涂S4中制备的碘化铅胶体，并在70℃～150℃进行退火结晶处理10～720秒，在电子传输层2上形成碘化铅薄膜，调控碘化铅薄膜的有序取向生长；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于1700转/分～4500转/分转速旋涂卤化物阳离子，并进行70℃～150℃退火结晶处理10min～60min，生成钙钛矿吸光层4和碘化铅钝化结构(碘化铅薄膜与卤化物阳离子发生化学反应，产生所述钙钛矿吸光层4，未参加反应的碘化铅薄膜即为碘化铅钝化层)；
S7：向S4中制备的1mL碘化铅胶体中加入0.0001g～1g包覆材料，于70℃～100℃温度下搅拌60min～720min；所述碘化铅胶体中包覆材料的浓度为0.0001g/mL～1g/mL。
S8：将制备好的含有钙钛矿吸光层4的透明导电基板1置于40℃～100℃的热板上，使超声喷雾机的喷口离钙钛矿吸光层4于1cm～20cm高度，以0.001mL/min～3mL/min的速度向超声喷雾机内注入含包覆材料的碘化铅胶体，在钙钛矿吸光层4上喷涂带有包覆材料的碘化铅胶体，在钙钛矿吸光层4上形成碘化铅晶体钝化层5；
S9：在氮气环境下，在碘化铅晶体钝化层5上旋涂Spiro-OMeTAD溶液，并进行退火结晶处理，制备空穴传输层6；
S10：通过热蒸镀法，在复合空穴传输层6上制备银电极7；
S11：在99.9％氮气氛围和AM1.5光照下，测试钙钛矿太阳能电池的光电特性。
所述碘化铅胶体的浓度为1mL碘化铅胶体中含有0.001g～15g碘化铅晶体；其中，碘化铅晶体中(101)晶面所占比例为70％～90％。
所述包覆材料包括BAI、PEAI、PP、PA、PAA、PEA、VA、D4TBP、TOPO、辛氨、氯化胆碱、L-a磷脂酰胆碱、月桂酰基谷氨酸、三甲基甘氨酸、氨基酸、3-己基噻吩、碘五氟苯、噻吩、吡啶、4-巯基苯甲酸、苄胺、PMMA、P3HT、AQ310、PHF、PNF222、PTQ10、PDCBT、F8TBT、PNDIT、IDIC、PTB7-NBr、PTFBDT-BZS、PBTB-T、DTT-8、PBDTT-DPP、PT、PCPDTTBTT、PDPPTPT、PNTz4T、J52、PBDD4T-2F、F8Se2、3-(癸基二甲基铵基)-丙烷磺酸盐、木质素磺酸盐、石油磺酸盐、月桂醇硫酸盐、直链烷基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、重烷基苯磺酸盐。
所述钙钛矿太阳能电池的结构如图2所示。包括透明导电电极1和依次设置在所述透明导电基板1上的电子传输层2、钙钛矿吸光层4、碘化铅晶体钝化层5、空穴传输层6和金属电极7。
具体地，所述钙钛矿吸光层4包括MAPbI3、(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x、CsPbI2Br、CsPbI3、CsPbBr3、Cs0.05(FA1-xMAx)0.95Pb(I1-yBry)3、FAPbI3、MAxFA1-xPbI3、FA1-xCsxPbI3、GAPbI3、GAxMA1-xPbI3、(PEA)2(MA)2Pb3I10、(IC2H4NH3)2(MA)n-1PbI3n+1、MASnxPb1-xI3、MAPbI3- xClx、FAPb(BryI1-y)3、FAyCs1-yPb[I(1-x)Brx]3、CsPbIBr2、Cs2PbI6、CsPb1-xSrxI2Br、CsPb0.9Sn0.1IBr2。
实施例一
选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x作为钙钛矿吸光层，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，PEAI作为包覆材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1：对表面粗糙度小于1nm的透明导电基板表面进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
S2：通过旋涂的方法在透明导电基板制备电子传输层；
S3：将制备好电子传输层的导电基板紫外臭氧5min～30min；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL的二甲基酰胺中添加0.6g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体；
S5：在99.9％氮气环境下，采用1500转/分转速旋涂S4制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理10秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于1700转/分转速旋涂质量比为9:1的FAI、MABr的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S7：向S4中制备的1mL碘化铅胶体中加入0.008g的PEAI，于70℃搅拌240min；将制备好钙钛矿薄膜的基片置于60℃的基板上，超声喷雾的喷口离基片2cm，超声喷雾机注入添加了PEAI的碘化铅胶体速度为0.01mL/min，采用超声喷涂在钙钛矿表面制备碘化铅晶体钝化层；
S8：在氮气环境下旋涂Spiro-OMeTAD溶液，并进行退火结晶处理，制备空穴传输层；
S9：通过热蒸镀法，在复合空穴传输层上形成银电极，并在99.9％的氮气氛围和AM1.5光照下，测试太阳能电池的光电特性，如图3，制备的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率为19.5％。
实施例二
选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x作为钙钛矿吸光层，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，PEA作为包覆材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S3与实施例一的S1～S3相似；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL体积比为9:1的二甲基甲酰胺和二甲基亚砜混合溶液中添加0.55g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体；
S5：在99.9％氮气环境下，采用2000转/分的转速旋涂S4制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理30秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于1700转/分转速旋涂质量比为9:1的FAI、MABr的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S7：向S4中制备的1mL碘化铅胶体中加入0.05gPEA，于70℃搅拌240min；将制备好钙钛矿薄膜的基片置于60℃的基板上，超声喷雾的喷口离基片2cm，超声喷雾机注入含PEA的碘化铅胶体速度为0.02mL/min，采用超声喷涂在钙钛矿表面制备碘化铅晶体钝化层；
S8～S9与实施例一的S8～S9相似。
实施例三
选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，FAPbI3作为钙钛矿吸光层，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，PEA作为包覆材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S3与实施例一的S1～S3相似；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL体积比为4:1的二甲基甲酰胺和乙腈混合溶液中添加0.45g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于80℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体；
S5：在99.9％氮气环境下，采用3000转/分转速旋涂S4制备的试剂，并在80℃进行退火结晶处理60秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于3000转/分转速旋涂FAI的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S7：向S4中制备的1mL碘化铅胶体中加入0.008gPEA，于70℃搅拌240min；将制备好钙钛矿薄膜的基片置于60℃的基板上，超声喷雾的喷口离基片2cm，超声喷雾机注入含PEA的碘化铅胶体速度为0.03mL/min，采用超声喷涂在钙钛矿表面制备碘化铅晶体钝化层；
S8～S9与实施例一的S8～S9相似。
实施例四
选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，FAPbI3作为钙钛矿吸光层，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S3与实施例一的S1～S3相似；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL体积比为9：1的二甲基甲酰胺、二甲基亚砜混合溶液中添加0.65g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体；
S5：在99.9％氮气环境下，采用2000转/分的转速旋涂S4制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理120秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于3500转/分转速旋涂FAI的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理15min，生成钙钛矿薄膜；
S7：将制备好钙钛矿薄膜的基片置于70℃的基板上，超声喷雾的喷口离基片2cm，超声喷雾机注入未添加包覆材料的碘化铅胶体速度为3mL/min，采用超声喷涂在钙钛矿表面制备碘化铅晶体钝化层；
S8～S9与实施例一的S8～S8相似。
实施例五
选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，FAPbI3作为钙钛矿吸光层，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，吡啶作为包覆材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S3与实施例1的S1～S3相似；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL体积比为9：1的二甲基甲酰胺、二甲基亚砜混合溶液中添加0.6g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌360min，形成碘化铅胶体；
S5：在99.9％氮气环境下，采用4000转/分转速旋涂S4制备的试剂，并在100℃进行退火结晶处理60秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于4000转/分转速旋涂FAI的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理35min，生成钙钛矿薄膜；
S7：向S4中制备的1mL碘化铅胶体中加入0.08g吡啶，于70℃搅拌240min；将制备好钙钛矿薄膜的基片置于80℃的基板上，超声喷雾的喷口离基片10cm，超声喷雾机注入含吡啶的碘化铅胶体速度为0.1mL/min，采用超声喷涂在钙钛矿表面制备碘化铅晶体钝化层；
S8～S9与实施例一的S8～S9相似。
实施例六
选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，FAPbI3作为钙钛矿吸光层，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，氯化胆碱作为包覆材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S3与实施例一的S1～S3相似；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL体积比为9：1的二甲基甲酰胺、二甲基亚砜混合溶液中添加0.5g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌240min，形成碘化铅胶体；
S5：在99.9％氮气环境下，采用3500转/分转速旋涂S4制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理360秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于3700转/分转速旋涂FAI的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理25min，生成钙钛矿薄膜；
S7：向S4中制备的1mL碘化铅胶体中加入0.015g氯化胆碱，于70℃搅拌120min；将制备好钙钛矿薄膜的基片置于100℃的基板上，超声喷雾的喷口离基片7cm，超声喷雾机注入含氯化胆碱的碘化铅胶体速度为0.5mL/min，采用超声喷涂在钙钛矿表面制备碘化铅晶体钝化层；
S8～S9与实施例一的S8～S9相似。
实施例七
选择ITO作为透明导电基板，SnO2作为电子传输层，MAPbI3作为钙钛矿吸光层，Spiro-OMeTAD作为空穴传输层材料，辛氨作为包覆材料，热蒸镀法制备金属Ag电极。
S1～S3与实施例一的S1～S3相似；
S4：在99.9％氮气环境下，向1mL体积比为3:1:1的二甲基甲酰胺、乙腈、二甲基亚砜混合溶液中添加0.6g以(101)晶面为主的碘化铅晶体，于70℃温度下搅拌260min，形成碘化铅胶体；
S5：在99.9％氮气环境下，采用1700转/分转速旋涂S4制备的试剂，并在70℃进行退火结晶处理130秒，在电子传输层上形成碘化铅薄膜；
S6：在99.9％氮气环境下，在碘化铅薄膜上于2500转/分转速旋涂MAI的异丙醇溶液，并进行150℃退火结晶处理45min，生成钙钛矿薄膜；
S7：向S4中制备的1mL碘化铅胶体中加入0.055g辛氨，于70℃搅拌240min；将制备好钙钛矿薄膜的基片置于90℃的基板上，超声喷雾的喷口离基片20cm，超声喷雾机注入含辛氨的碘化铅胶体速度为0.01mL/min，采用超声喷涂在钙钛矿表面制备碘化铅晶体钝化层；
S8～S9与实施例一的S8～S9相似。
本发明采用碘化铅胶体制备钙钛矿薄膜，有效地利用碘化铅胶体调控钙钛矿的生长和钙钛矿内部碘化铅钝化结构的取向，更好钝化钙钛矿薄膜内部缺陷，减少钙钛矿薄膜内部载流子的非辐射复合，制备高质量的钙钛矿薄膜，提高钙钛矿太阳能电池的效率和长期稳定性。本发明还采用超声喷雾成膜方法在钙钛矿薄膜表面制备一层碘化铅晶体钝化层。超声喷头可以将溶液成颗粒均匀的微米尺度的小液滴，这些喷涂出来的碘化铅胶体喷雾在到达基板表面时，受到基板加热就会形成碘化铅晶体，这一方法可以精确的控制喷雾的量和碘化铅晶体薄膜厚度和均匀性。同时，通过钙钛矿薄膜内部碘化铅钝化结构和钙钛矿薄膜表面的碘化铅晶体钝化层实现双层钝化的效果，进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率和长期稳定性，为钙钛矿太阳能电池商业化提供技术指导。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (8)

1.一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对透明导电基板(1)进行清洗，清洗后用干燥氮气吹干；
S2：在透明导电基板(1)上旋涂制备电子传输层(2)；
S3：对带有电子传输层(2)的透明导电基板(1)进行紫外臭氧处理；
S4：在氮气环境下，制备碘化铅胶体；
S5：在氮气环境下，在电子传输层(2)上旋涂碘化铅胶体，并进行退火结晶处理，在电子传输层(2)上形成碘化铅薄膜，调控碘化铅薄膜的有序取向生长；
S6：在氮气环境下，在碘化铅薄膜上旋涂卤化物阳离子，并进行退火结晶处理，生成钙钛矿吸光层(4)和碘化铅钝化结构；
S7：向碘化铅胶体中加入包覆材料，并搅拌；
S8：在钙钛矿吸光层(4)上喷涂带有包覆材料的碘化铅胶体，在钙钛矿吸光层(4)上形成碘化铅晶体钝化层(5)；
S9：在氮气环境下，在碘化铅晶体钝化层(5)上旋涂Spiro-OMeTAD溶液，并进行退火结晶处理，制备空穴传输层(6)；
S10：通过热蒸镀法，在空穴传输层(6)上制备银电极(7)；
S11：在氮气氛围和AM1.5光照下，测试钙钛矿太阳能电池的光电特性。
2.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述碘化铅胶体的浓度为1mL碘化铅胶体中含有0.001g～15g碘化铅晶体；其中，碘化铅晶体中(101)晶面所占比例为70％～90％。
3.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述碘化铅胶体的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、乙酸、丙酮、硝基甲烷、苯胺、甲醇、乙二醇。
4.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述包覆材料包括BAI、PEAI、PP、PA、PAA、PEA、VA、D4TBP、TOPO、辛氨、氯化胆碱、L-a磷脂酰胆碱、月桂酰基谷氨酸、三甲基甘氨酸、氨基酸、3-己基噻吩、碘五氟苯、噻吩、吡啶、4-巯基苯甲酸、苄胺、PMMA、P3HT、AQ310、PHF、PNF222、PTQ10、PDCBT、F8TBT、PNDIT、IDIC、PTB7-NBr、PTFBDT-BZS、PBTB-T、DTT-8、PBDTT-DPP、PT、PCPDTTBTT、PDPPTPT、PNTz4T、J52、PBDD4T-2F、F8Se2、3-(癸基二甲基铵基)-丙烷磺酸盐、木质素磺酸盐、石油磺酸盐、月桂醇硫酸盐、直链烷基磺酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐、重烷基苯磺酸盐。
5.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述碘化铅胶体中包覆材料的浓度为0.0001g/mL～1g/mL。
6.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，在向钙钛矿吸光层(4)上喷涂碘化铅胶体时，使用超声喷雾法喷涂，注液速度为0.001mL/min～3mL/min，喷涂高度为1cm～20cm。
7.如权利要求1所述的一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿吸光层(4)包括MAPbI3、(FAPbI3)1-x(MAPbBr3)x、CsPbI2Br、CsPbI3、CsPbBr3、Cs0.05(FA1- xMAx)0.95Pb(I1-yBry)3、FAPbI3、MAxFA1-xPbI3、FA1-xCsxPbI3、GAPbI3、GAxMA1-xPbI3、(PEA)2(MA)2Pb3I10、(IC2H4NH3)2(MA)n-1PbI3n+1、MASnxPb1-xI3、MAPbI3-xClx、FAPb(BryI1-y)3、FAyCs1-yPb[I(1-x)Brx]3、CsPbIBr2、Cs2PbI6、CsPb1-xSrxI2Br、CsPb0.9Sn0.1IBr2。
8.一种基于权利要求1所述的一种高效钙钛矿太阳能电池的制备方法制备出的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池包括透明导电电极(1)和依次设置在所述透明导电基板(1)上的电子传输层(2)、钙钛矿吸光层(4)、碘化铅晶体钝化层(5)、空穴传输层(6)和金属电极(7)。
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