CN111864015B - 一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池及其制备方法。与传统的CsPbI2Br无机钙钛矿太阳电池相比，该钙钛矿太阳电池通过对钙钛矿光吸收层进行溴离子交换调节了薄膜带隙，减少电荷复合，提高电池的开压，进而提高电池的光电转化效率；除此之外，溴离子交换又可以减少界面缺陷，改善钙钛矿薄膜质量，提高太阳电池的填充因子，进而提高电池的稳定性，整体上提高了全无机钙钛矿太阳电池的性能。
Description
【技术领域】
本发明属于薄膜太阳能技术领域，具体涉及一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池及其制备方法。
【背景技术】
随着人类社会的发展，对能源的需求日益增长，传统能源将不能满足社会需求。因此，寻求新能源代替传统能源迫在眉睫。太阳能以其可再生性和清洁性成为一种较为理想的能源，故而太阳电池的发展和应用成为了人类社会发展新能源的重要途径。
一种钙钛矿型光伏材料因其高吸收系数、高载流子迁移率、易调节带隙和长载流子寿命等优势得到了研究者的广泛关注。然而，尽管有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的效率很高，但其热稳定性和湿度稳定性比较差，有机分子可以在热或潮湿的环境下蒸发，限制了其在日常环境中的应用。而全无机钙钛矿(CsPbX3，X＝Br-、Cl-或其混合物)，因其优异的光热稳定性而受到越来越多研究者的关注。人们开始尝试采用全无机钙钛矿作为光吸收层来提高钙钛矿太阳电池的稳定性，并取得了初步成效。全无机钙钛矿太阳电池发展迅速，但其光电转换效率仍然比较低、湿度稳定性也较差，主要原因是缺陷引起的非辐射性复合和光活性的α相无机钙钛矿在较高湿度下易转变成非钙钛矿结构的δ相。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池及其制备方法；以解决现有技术中无极钙钛矿太阳电池稳定性差，钙钛矿吸收层缺陷较多的技术问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，在玻璃衬底上制备电子传输层；
步骤2，在电子传输层上制备过程钙钛矿吸收层，所述过程钙钛矿吸收层为CsPbI2Br；
步骤3，在过程钙钛矿吸收层上旋涂四丁基溴化铵异丙醇溶液，旋涂后退火处理，在过程钙钛矿吸收层上制备出阴离子交换层，退火温度为150～200℃，退火时间为15～30min；
步骤4，在阴离子交换层上制备空穴传输层，在空穴传输层上制备金属电极。
本发明的进一步改进在于：
优选的，所述四丁基溴化铵异丙醇溶液中四丁基溴化铵和异丙醇的混合比例为(10-20) mg：1mL。
优选的，步骤3中，所述四丁基溴化铵异丙醇溶液的旋涂速度为1000～3000rpm/s，旋涂时间为20～30s。
优选的，步骤3中，分两次旋涂四丁基溴化铵异丙醇溶液，旋涂第一层后进行退火处理，再旋涂第二层，然后进行退火处理。
优选的，步骤2中，所述过程钙钛矿层通过两步旋涂法将全无机钙钛矿前驱液涂覆在电子传输层上。
优选的，全无机钙钛矿前驱液的浓度为0.7-1.1mol/L。
一种通过上述制备方法制得的包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池，包括阴离子交换层，所述阴离子交换层设置在钙钛矿吸收层和空穴传输层之间，所述钙钛矿吸收层为 CsPbI3-xBrx，阴离子交换层为Br离子；其中，1＜x＜3。
优选的，所述钙钛矿吸收层上设置在电子传输层上，电子传输层设置在导电玻璃上；空穴传输层上设置有金属电极。
优选的，电子传输层为TiO2或SnO2；空穴传输层为Spiro-OMeTAD。
金属电极为金电极，厚度为80～100nm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池的制备方法，该制备方法区别于传统钙钛矿太阳电池，在钙钛矿光吸收层上旋涂一两层四丁基溴化铵异丙醇溶液，涂覆后进行退火，退火过程中四丁基溴化铵的阳离子进行挥发去除，使得在钙钛矿吸收层上只留下溴离子，阴离子交换层不会留有有可能对钙钛矿吸收层损伤的元素，或对钙钛矿吸收层的光电性能造成影响；在退火过程中，四丁基溴化铵和CsPbI2Br发生化学反应，使得四丁基溴化铵中的溴离子与CsPbI2Br中的碘离子发生交换，更多的溴离子进入至钙钛矿吸收层中，最终形成 CsPbI3-xBrx的结构。试验过程发现，退火温度和时间会影响四丁基溴化铵阳离子的去除，当退火温度过高时，需适当减少退火时间，否则有可能对钙钛矿吸收层造成损伤，但是退火时间过短或退火温度过低又有可能造成溴离子进入钙钛矿吸收层不充分，影响交换程度；整个制备方法为操作简单，重复性好。因此本发明通过严格控制溶液浓度，旋涂转速和退火温度、时间调节CsPbI2Br太阳电池带隙，溶液浓度越大，带隙越宽，提高太阳电池的开路电压、稳定性及光电转换效率，
进一步的，通过调整四丁基溴化铵溶液中四丁基溴化铵的浓度，能够进一步控制溴离子在退火过程中与碘离子的交换程度，当浓度过高时，会导致溴离子与碘离子的交换过多，进而使得后续的薄膜带隙调整过大，影响了光电转化效率，浓度过低时，薄膜带隙调整过小，提高程度较小，(10-20)：1mL的配比关系会对后续产生较为优异的效果。
本发明公开了一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池。与传统的CsPbI2Br无机钙钛矿太阳电池相比，该钙钛矿太阳电池因为在钙钛矿光吸收层中附着了更多的溴离子，调节了薄膜带隙，减少电荷复合，提高电池的开压，进而提高电池的光电转化效率；除此之外，溴离子交换增加了钙钛矿吸收层中溴离子的含量，可以减少界面缺陷，改善钙钛矿薄膜质量，提高太阳电池的填充因子，进而提高电池的稳定性，整体上提高了全无机钙钛矿太阳电池的性能。该钙钛矿太阳电池开路电压高、稳定性好，光电转换效率高，进一步解决了全无机钙钛矿电池开路电压低、稳定性差的问题。
【附图说明】
图1是本发明制备的无机钙钛矿太阳电池的结构示意图；
图中：1为导电玻璃；2为电子传输层；3为钙钛矿吸收层；4为阴离子交换层；5为空穴传输层；6为金属电极；
图2是本发明实施例1中所述的阴离子交换的无机钙钛矿太阳能电池与未进行阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池的性能对比图；
图3是本发明实施例1中所述的阴离子交换的无机钙钛矿太阳能电池与未进行阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池XRD对比图；
图3中的(a)图为control钙钛矿薄膜与旋涂两层10mg/ml四丁基溴化铵异丙醇溶液钙钛矿薄膜的XRD对比图；(b)图为图3中的(a)图在14°到15.5°之间的放大图；(c)图为图3中的(a)图在 29°到30.5°之间的放大图；
图4是本发明实施例1中所述的阴离子交换的无机钙钛矿太阳能电池与未进行阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池的时间分辨荧光对比图。
图4中的(a)图为control钙钛矿薄膜面与旋涂两层10mg/ml四丁基溴化铵异丙醇溶液钙钛矿薄膜面的PL对比图；(b)图为control钙钛矿玻璃面与旋涂两层10mg/ml四丁基溴化铵异丙醇溶液钙钛矿玻璃面的PL对比图。
图5是本发明实施例1中所述的阴离子交换的无机钙钛矿太阳能电池的截面扫描图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
下面结合附图和具体步骤对本发明做进一步详细描述，本发明公开了一种阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池及其制备方法；该电池结构从下至上依次：1为导电玻璃；2为电子传输层； 3为钙钛矿吸收层；4为阴离子交换层；5为空穴传输层；6为金属电极；
步骤1，清洗导电玻璃基底；
所述的导电玻璃基底1为掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃或氧化铟锡(ITO)导电玻璃，在乙醇、异丙醇、丙酮中各超声清洗10～30min，然后用氮气枪吹干。
步骤2，制备电子传输层；
通过水浴沉积法在导电玻璃基底上制备电子传输层，电子传输层的材料采用TiO2或SnO2。
步骤3，制备全无机钙钛矿光吸收层；
(1)制备全无机钙钛矿前驱液；
将PbI2(DMSO)络合物、PbBr2(DMSO)、CsI及醋酸铅溶解在溶剂中，溶剂体积比为8.5:1.5的DMF和DMSO混合溶液，制备的全无机钙钛矿前驱体溶液的溶质浓度为0.7-1.1mol/L。
(2)将全无机钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层表面，旋涂为两个阶段：第一阶段转速为500～1500rpm/s，旋涂时间为5～20s；第二阶段转速为2000～5000rpm/s，旋涂时间为 30～50s；旋涂后退火处理；退火温度为35～200℃，退火时间为5～10min，制得钙钛矿吸收层；
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；将10-20mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在步骤3制备的钙钛矿吸收层上旋涂步骤4制备好的四丁基溴化铵异丙醇溶液，旋涂转速为1000～3000rpm/s，旋涂后退火处理温度为150～200℃，退火时间为15～30min，得到阴离子交换层；
步骤6，制备空穴传输层；
通过旋涂法在步骤5制备好的薄膜基础上制备空穴传输层，其中旋涂转速为3000～5000 rpm/s，旋涂时间为20～40s；空穴传输层的材料采用Spiro-OMeTAD溶液；
步骤7，蒸镀电极；
在步骤6制备的空穴传输层上蒸镀厚度为80～100nm的金电极，得到钙钛矿太阳电池。
对比例
步骤1，将切割好的FTO玻璃依次在丙酮、异丙醇、乙醇中依次超声清洗各30分钟，氮气吹干。
步骤2，采用水热保温沉积法在清洗好的FTO表面沉积一层TiO2做电子传输层；
步骤3，将0.2777g PbI2(DMSO)络合物、0.2003g PbBr2(DMSO)、0.2338g CsI及0.0074 g醋酸铅溶解在溶剂中，溶剂体积比为8.5:1.5的DMF和DMSO混合溶液，制备的全无机钙钛矿前驱体溶液的溶质浓度为0.9mol/L。
步骤4，将制得的无机CsPbI2Br钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层上，制备钙钛矿吸收层；旋涂工艺分为两个阶段：第一段转速为1000rpm/s，旋涂时间为10s；第二阶段转速为3000 rpm/s，旋涂时间为40s；退火工艺为在35℃热台退火6min，120℃热台退火10min，180℃热台退火4min制备钙钛矿吸收层；
步骤5，采用旋涂法在钙钛矿层上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，Spiro-OMeTAD溶液的浓度为90mg/mL；旋涂转速为5000rpm/s，旋涂时间为30s，制得空穴传输层；
步骤6，在空穴传输层Spiro-OMeTAD上蒸镀80nm厚的金膜，电池面积为0.09cm2，得到钙钛矿太阳电池。
实施例1
步骤1，清洗导电玻璃基底；
所述的导电玻璃基底1为掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃，在乙醇、异丙醇、丙酮中各超声清洗30min，然后用氮气枪吹干。
步骤2，制备电子传输层；
通过水浴沉积法在导电玻璃基底上制备电子传输层，对FTO衬底进行紫外臭氧处理10 min，电子传输层的材料采用TiO2，水热保温温度为70℃，前驱体为TiCl4。
步骤3，制备全无机钙钛矿光吸收层；
(1)制备全无机钙钛矿前驱液；
将0.2777g PbI2(DMSO)络合物、0.2003g PbBr2(DMSO)、0.2338g CsI及0.0074g醋酸铅溶解在溶剂中，溶剂体积比为8.5:1.5的DMF和DMSO混合溶液，制备的全无机钙钛矿前驱体溶液的溶质浓度为0.9mol/L。
(2)将制得的无机CsPbI2Br钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层上，制备钙钛矿吸收层；旋涂工艺分为两个阶段：第一段转速为1000rpm/s，旋涂时间为10s；第二阶段转速为3000 rpm/s，旋涂时间为40s；退火工艺为在35℃热台退火6min，120℃热台退火10min，180℃热台退火4min制备钙钛矿吸收层；
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将10mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为10mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为2000rpm/s，旋涂时间为30s，旋涂后退火处理温度均为150℃，退火时间均为30min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
步骤6，采用旋涂法在钙钛矿层上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，Spiro-OMeTAD溶液的浓度为90mg/mL；旋涂转速为5000rpm/s，旋涂时间为30s，制得空穴传输层；
步骤7，在空穴传输层Spiro-OMeTAD上蒸镀80nm厚的金膜，电池面积为0.09cm2，得到钙钛矿太阳电池。
在本实例中得到的一种阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池结构如图1所示，其包括依次层叠组装的1为导电玻璃；2为电子传输层；3为钙钛矿吸收层；4为阴离子交换行5为空穴传输层；6为金属电极；
如图2所示，本实施例中阴离子交换的无机钙钛矿太阳能电池与对比例中未进行阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池对比，开路电压和填充因子均有所提高，该电池效率也大大提高，为 15.31％。
如图3所示，阴离子交换的无机钙钛矿太阳能电池与未进行阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池的XRD对比图，峰位向大角度明显偏移；原因是部分Br-发生离子交换进入了晶格。
从图4中可以看出阴离子交换的无机钙钛矿太阳能电池与未进行阴离子交换的无机钙钛矿太阳电池PL对比图，发现PL峰发生蓝移，说明该电池的带隙增大，进一步证明部分Br-发生离子交换进入了晶格。
图5为阴离子交换的无机钙钛矿太阳能电池的截面扫面图。从图中可以看出旋涂四丁基溴化铵异丙醇溶液对钙钛矿薄膜无影响，钙钛矿薄膜的厚度也未增加，进一步说明了该阴离子交换层只进行了溴离子交换。
实施例2
本实例中，四丁基溴化铵异丙醇溶液浓度为20mg/ml并在钙钛矿光吸收层上旋涂一层，退火时间为15min，其他步骤与实施例1相同。在本实例中，无机钙钛矿太阳能电池的效率为 15.21％。
实施例3
步骤1，清洗导电玻璃基底；
所述的导电玻璃基底1为ITO导电玻璃，在乙醇、异丙醇、丙酮中各超声清洗30min，然后用氮气枪吹干。
步骤2，制备电子传输层；
通过水浴沉积法在导电玻璃基底上制备电子传输层，对FTO衬底进行紫外臭氧处理10 min，电子传输层的材料采用TiO2，水热保温温度为70℃，前驱体为TiCl4。
步骤3，制备全无机钙钛矿光吸收层；
(1)制备全无机钙钛矿前驱液；
将0.2777g PbI2(DMSO)络合物、0.2003g PbBr2(DMSO)、0.2338g CsI及0.0074g醋酸铅溶解在溶剂中，溶剂体积比为8.5:1.5的DMF和DMSO混合溶液，制备的全无机钙钛矿前驱体溶液的溶质浓度为1.1mol/L。
(2)将制得的无机CsPbI2Br钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层上，制备钙钛矿吸收层；旋涂工艺分为两个阶段：第一段转速为1000rpm/s，旋涂时间为15s；第二阶段转速为4000 rpm/s，旋涂时间为50s；退火工艺为在100℃热台退火8min，100℃热台退火8min，100℃热台退火8min制备钙钛矿吸收层；
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将15mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为15mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为1000rpm/s，旋涂时间为25s，旋涂后退火处理温度均为180℃，退火时间均为20min，制备阴离子交换层；
步骤6，采用旋涂法在钙钛矿层上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，Spiro-OMeTAD溶液的浓度为90mg/mL；旋涂转速为3000rpm/s，旋涂时间为20s，制得空穴传输层；
步骤7，在空穴传输层Spiro-OMeTAD上蒸镀90nm厚的金膜，电池面积为0.09cm2，得到钙钛矿太阳电池。
实施例4
步骤1，清洗导电玻璃基底；
所述的导电玻璃基底1为掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃，在乙醇、异丙醇、丙酮中各超声清洗30min，然后用氮气枪吹干。
步骤2，制备电子传输层；
通过水浴沉积法在导电玻璃基底上制备电子传输层，对FTO衬底进行紫外臭氧处理10 min，电子传输层的材料采用TiO2，水热保温温度为70℃，前驱体为TiCl4。
步骤3，制备全无机钙钛矿光吸收层；
(1)制备全无机钙钛矿前驱液；
将0.2777g PbI2(DMSO)络合物、0.2003g PbBr2(DMSO)、0.2338g CsI及0.0074g醋酸铅溶解在溶剂中，溶剂体积比为8.5:1.5的DMF和DMSO混合溶液，制备的全无机钙钛矿前驱体溶液的溶质浓度为0.7mol/L。
(2)将制得的无机CsPbI2Br钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层上，制备钙钛矿吸收层；旋涂工艺分为两个阶段：第一段转速为1500rpm/s，旋涂时间为5s；第二阶段转速为2000rpm/s，旋涂时间为30s；退火工艺为在200℃热台退火5min，200℃热台退火5min，200℃热台退火 10min制备钙钛矿吸收层；
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将12mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为12mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为3000rpm/s，旋涂时间为20s，旋涂后退火处理温度均为200℃，退火时间均为16min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
步骤6，采用旋涂法在钙钛矿层上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，Spiro-OMeTAD溶液的浓度为90mg/mL；旋涂转速为4000rpm/s，旋涂时间为40s，制得空穴传输层；
步骤7，在空穴传输层Spiro-OMeTAD上蒸镀100nm厚的金膜，电池面积为0.09cm2，得到钙钛矿太阳电池。
实施例5
步骤1，清洗导电玻璃基底；
所述的导电玻璃基底1为掺氟氧化锡(FTO)导电玻璃，在乙醇、异丙醇、丙酮中各超声清洗30min，然后用氮气枪吹干。
步骤2，制备电子传输层；
通过水浴沉积法在导电玻璃基底上制备电子传输层，对FTO衬底进行紫外臭氧处理10 min，电子传输层的材料采用TiO2，水热保温温度为70℃，前驱体为TiCl4。
步骤3，制备全无机钙钛矿光吸收层；
(1)制备全无机钙钛矿前驱液；
将0.2777g PbI2(DMSO)络合物、0.2003g PbBr2(DMSO)、0.2338g CsI及0.0074g醋酸铅溶解在溶剂中，溶剂体积比为8.5:1.5的DMF和DMSO混合溶液，制备的全无机钙钛矿前驱体溶液的溶质浓度为0.8mol/L。
(2)将制得的无机CsPbI2Br钙钛矿前驱体溶液旋涂在电子传输层上，制备钙钛矿吸收层；旋涂工艺分为两个阶段：第一段转速为500rpm/s，旋涂时间为20s；第二阶段转速为5000rpm/s，旋涂时间为45s；退火工艺为在150℃热台退火10min，35℃热台退火6min，35℃热台退火7 min制备钙钛矿吸收层；
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将14mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为14mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为1200rpm/s，旋涂时间为22s，旋涂后退火处理温度均为160℃，退火时间均为17min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
步骤6，采用旋涂法在钙钛矿层上旋涂空穴传输层Spiro-OMeTAD，Spiro-OMeTAD溶液的浓度为90mg/mL；旋涂转速为3500rpm/s，旋涂时间为25s，制得空穴传输层；
步骤7，在空穴传输层Spiro-OMeTAD上蒸镀80nm厚的金膜，电池面积为0.09cm2，得到钙钛矿太阳电池。
实施例6
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将16mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为16mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为1200rpm/s，旋涂时间为25s，旋涂后退火处理温度均为170℃，退火时间均为22min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
本实施例中没有涉及到的步骤同实施例1。
实施例7
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将17mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为17mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为1800rpm/s，旋涂时间为26s，旋涂后退火处理温度均为190℃，退火时间均为24min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
本实施例中没有涉及到的步骤同实施例1。
实施例8
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将18mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为18mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为2000rpm/s，旋涂时间为30s，旋涂后退火处理温度均为155℃，退火时间均为26min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
本实施例中没有涉及到的步骤同实施例1。
实施例9
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将19mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为19mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为2200rpm/s，旋涂时间为20s，旋涂后退火处理温度均为165℃，退火时间均为28min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
本实施例中没有涉及到的步骤同实施例1。
实施例10
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将20mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为20mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为2500rpm/s，旋涂时间为27s，旋涂后退火处理温度均为175℃，退火时间均为18min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
本实施例中没有涉及到的步骤同实施例1。
实施例11
步骤4，制备四丁基溴化铵异丙醇溶液；
将11mg的四丁基溴化铵溶于1ml的异丙醇中，搅拌均匀备用；
步骤5，在钙钛矿吸收层上制备阴离子交换层；
通过旋涂法在钙钛矿吸收层上旋涂两层浓度为11mg/mL的四丁基溴化铵异丙醇溶液，两次旋涂转速均为2800rpm/s，旋涂时间为28s，旋涂后退火处理温度均为185℃，退火时间均为25min，制备阴离子交换层；具体的，在旋涂完第一层后，对该层进行退火，再旋涂一层，再进行退火。
本实施例中没有涉及到的步骤同实施例1。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在玻璃衬底上制备电子传输层（2）；
步骤2，在电子传输层（2）上制备过程钙钛矿吸收层，所述过程钙钛矿吸收层为CsPbI2Br；
旋涂后退火处理，首先在35℃热台退火6 min，120℃热台退火10 min，180℃热台退火4min制备钙钛矿吸收层；
步骤3，在过程钙钛矿吸收层上旋涂四丁基溴化铵异丙醇溶液，形成阴离子交换层（4），旋涂后退火处理，退火温度为150~200℃，退火时间为15～30 min；
步骤3中，分两次旋涂四丁基溴化铵异丙醇溶液，旋涂第一层后进行退火处理，再旋涂第二层，然后进行退火处理；
步骤4，在阴离子交换层（4）上制备空穴传输层（5），在空穴传输层（5）上制备金属电极（6）。
2.根据权利要求1所述的一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，所述四丁基溴化铵异丙醇溶液中四丁基溴化铵和异丙醇的混合比例为（10-20）mg：1mL。
3.根据权利要求1所述的一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述四丁基溴化铵异丙醇溶液的旋涂速度为1000～3000 rpm/s，旋涂时间为20～30s。
4.根据权利要求1所述的一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述过程钙钛矿吸收层通过两步旋涂法将全无机钙钛矿前驱液涂覆在电子传输层（2）上。
5.根据权利要求4所述的一种包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，全无机钙钛矿前驱液的浓度为0.7-1.1mol/L。
6.一种通过权利要求1-5任意一项制备方法制得的包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池，其特征在于，包括阴离子交换层（4），所述阴离子交换层（4）设置在钙钛矿吸收层（3）和空穴传输层（5）之间，所述钙钛矿吸收层（3）为CsPbI3-xBrx，阴离子交换层（4）为四丁基溴化铵层；其中，1＜x＜3。
7.根据权利要求6所述的包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述钙钛矿吸收层（3）设置在电子传输层（2）上，电子传输层（2）设置在导电玻璃（1）上；空穴传输层（5）上设置有金属电极（6）。
8.根据权利要求7所述的包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池，其特征在于，电子传输层（2）为TiO2或SnO2；空穴传输层（5）为Spiro-OMeTAD。
9.根据权利要求7所述的包括阴离子交换层的无机钙钛矿太阳电池，其特征在于，金属电极（6）为金电极，厚度为80~100 nm。
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