CN112002813A - 钙钛矿太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及钙钛矿太阳能电池的制备方法。该方法包括：S1、制备电子传输半电池和空穴传输半电池；电子传输半电池的制备方法包括：在第一导电衬底上依次制备电子传输层和第一钙钛矿层，并在第一钙钛矿层上涂覆第一钙钛矿前驱体溶液作为第一辅助层；空穴传输半电池的制备方法包括：在第二导电衬底上依次制备空穴传输层和第二钙钛矿层，并在第二钙钛矿层上涂覆第二钙钛矿前驱体溶液作为第二辅助层；S2、在第一辅助层和第二辅助层的溶剂非完全挥发的状态下将电子传输半电池与空穴传输半电池沿远离衬底的一面贴合，并加热至预设温度，保温预设时间，将电子传输半电池和空穴传输半电池中的钙钛矿层连成一体，完成钙钛矿电池的制备。
Description
技术领域
本公开涉及太阳能电池领域，具体涉及钙钛矿太阳能电池的制备方法。
背景技术
有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池是近年来新型太阳能电池领域最引人瞩目的研究课题。从2009年首次报道3.8％(Kojima,A.,et al.,Journal of the AmericanChemical Society 131(17):6050-6051)的效率至今，在十余年间效率已经达到25.2％(National Renewable Energy Laboratory,Best Research-Cell Efficiency Chart,https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html)，接近晶硅电池的最高效率。而且钙钛矿电池具有结构简单、成本低廉、对生产设备要求不高等诸多有点，成为最有可能付诸市场化应用的新型太阳能电池。
目前，钙钛矿电池一般采取由下到上、层层叠加的湿化学方法制备。其包括在清洗好的FTO衬底上通过旋涂的方法，逐层沉积TiO2电子传输层、钙钛矿层、Spiro空穴传输层，最后再沉积Au电极。在逐层旋涂的过程中，后一层薄膜的制备要受到前一层的限制：1、后一层的溶剂不能腐蚀前一层已经做好的薄膜；2、后一层的退火过程不能破坏前一层薄膜。越到后面受限越多，尤其是在完成钙钛矿层的制备后，空穴传输层的溶剂不可以破坏钙钛矿，溶剂选择范围很小，纯度要求极高。
例如，通常在两步法制作n-i-p结构钙钛矿电池中(Nature Photonics,13(2019)460–466)，在FTO上旋涂TiO2层，TiO2溶液常用的既有水溶剂体系的，也有醇溶剂体系的，并无太多限制。第一步旋涂PbI2的溶剂为DMF，DMF不会对TiO2产生影响；第二步旋涂FAI:MAI:MACl混合溶液时，由于不能破坏PbI2的薄膜，只能选择极性较小的异丙醇作溶剂。但是由于异丙醇极性较小的原因，MACl在异丙醇中的溶解度比较小，实际操作中比较难溶解，MACl作为钝化剂，其浓度的可调范围也比较小，影响了电池效率的进一步优化。钙钛矿制备完成后，旋涂Sprio-OMeTAD时，只能选择不溶钙钛矿的氯苯作溶剂，但氯苯的毒性很大。最后再通过蒸镀的方式镀Au电极，也是由于蒸镀能量相对比较低，对Sprio-OMeTAD和钙钛矿的损伤比较小。但是蒸镀需要以很慢的速度进行，而且得到的金属薄膜与溅射相比，与衬底的接合是很不牢固的。此外，如上述文献中的两步制备钙钛矿薄膜的方法，可以得到更厚的钙钛矿薄膜，可以吸收更多的光，得到较高的电流。但是两步法制备含有Cs离子体系钙钛矿电池的研究却很少看到，主要原因也是受溶剂的限制：第二步需要溶解CsI，但CsI在异丙醇的溶解度很低，达不到需要的浓度。
虽然通过气相沉积的方法制备钙钛矿层，可一定程度上避免上述问题，但后续的电子传输层或者空穴传输层的制备过程，目前还是普遍使用湿化学法制备为主。而且，即使钙钛矿层后面的薄膜也采取气相沉积的方法制备，沉积工艺的要求也极为严苛，要尽量避免对已经制备好的钙钛矿薄膜的损伤。此外，无论是化学气相沉积还是物理气相沉积，均需要复杂的设备，气相沉积过程中原料的气体填充在整个沉积腔体内，造成很大程度的浪费。高效率钙钛矿电池通常是含铅体系的，气相沉积过程中产生大量的含铅气体也会造成极大的污染问题，不适宜大规模生产应用。
因此，找到一种新的钙钛矿电池的制备方法，拓宽钙钛矿电池的材料、溶剂等要素的选择范围，减轻钙钛矿电池中其它膜层制备过程对钙钛矿薄膜的损伤，对于电池效率的进一步提高和大规模产业化生产具有重要意义。
申请号为CN201711272715.2的中国发明专利公开了一种压合式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其第一块半电池由基底、导电层、电子传输层和钙钛矿前驱体层组成，第二块半电池由基底、导电层、空穴传输层和钙钛矿前驱体层组成，将两块半电池通过物理或化学方法加热压合形成压合式钙钛矿太阳能电池。该专利中，将第一块半电池的钙钛矿前驱体层与第二块半电池的钙钛矿前驱体层贴合，两个半电池的前驱体层分别发生化学反应生成钙钛矿层，在界面处两侧钙钛矿层通过热扩散接合，但受限于两个半电池化学反应、热扩散的均匀度和接触面的平整度，导致第一块半电池与第二块半电池贴合面处存在缺陷，成为载流子复合的中心，影响了钙钛矿太阳能的光电转换效率。
鉴于此，如何改善第一块半电池与第二块半电池贴合面成为本领域亟需要解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。
本申请提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
S1、制备电子传输半电池和空穴传输半电池；其中，
电子传输半电池的制备方法包括：
在第一导电衬底上制备电子传输层，在电子传输层上制备第一钙钛矿层；
在所述第一钙钛矿层上涂覆第一钙钛矿前驱体溶液作为第一辅助层；
空穴传输半电池的制备方法包括：
在第二导电衬底上制备空穴传输层，在空穴传输层上制备第二钙钛矿层；
在所述第二钙钛矿层上涂覆第二钙钛矿前驱体溶液作为第二辅助层；
第一导电衬底和/或第二导电衬底采用透明材料制作；
所述第一钙钛矿层、第二钙钛矿层为钙钛矿结构的ABX3化合物；
所述第一钙钛矿前驱体和第二钙钛矿前驱体为AX，AX为一价阳离子卤化物；
S2、在第一辅助层和第二辅助层的溶剂非完全挥发的状态下将电子传输半电池与空穴传输半电池沿远离衬底的一面贴合，并加热至预设温度，保温预设时间，将电子传输半电池和空穴传输半电池中的钙钛矿层连成一体，完成钙钛矿电池的制备。
第一辅助层用于打断第一钙钛矿层表面晶粒的化学键，第二辅助层用于打断第二钙钛矿层表面晶粒的化学键，以降低晶粒之间进行接合所需的能量，促进第一钙钛矿层表面晶粒与第二钙钛矿层表面晶粒之间进行接合。
在一个实施例中，第一钙钛矿前驱体和第二钙钛矿前驱体采用的一价阳离子类型分别与第一钙钛矿层、第二钙钛矿层相同，其包括MAI、FABr、MAI、MABr、CsI、CsBr中的一种或任几种的组合。
在一个实施例中，第一钙钛矿前驱体和第二钙钛矿前驱体采用的一价阳离子类型分别与第一钙钛矿层、第二钙钛矿层不同，包括卤化胺，卤化脒或卤化胍中的一种或任几种的组合，第一辅助层与第一钙钛矿层表面发生反应，生成第三钙钛矿层，第二辅助层与第二钙钛矿层表面发生反应，生成第三钙钛矿层；电子传输半电池上的第一钙钛矿层与空穴传输半电池上的第二钙钛矿层之间通过第三钙钛矿层进行接合，完成钙钛矿电池的制备。
在一个实施例中，第一辅助层、第二辅助层的厚度小于10nm。
在一个实施例中，所述预设温度为80-120℃，预设时间为10-60min。
在一个实施例中，
在步骤S1中，第一钙钛矿层采用N型钙钛矿制作，第二钙钛矿采用P型钙钛矿制作；
在步骤S2中，P型钙钛矿层与N型钙钛矿层之间发生离子迁移，以在P型钙钛矿层与N型钙钛矿层之间形成一层本征钙钛矿层，电子传输半电池上的第一钙钛矿层与空穴传输半电池上的第二钙钛矿层之间通过本征钙钛矿层进行接合，完成钙钛矿电池的制备。
在一个实施例中，在步骤S1中，
电子传输层上设置有电子传输介孔结构，至少一部分第一钙钛矿层分散于电子传输介孔结构中；和/或；
空穴传输层上设置有空穴传输介孔结构，至少一部分第二钙钛矿层分散于空穴传输介孔结构中；
电子传输介孔结构用于辅助电子传输层收集电子；空穴传输介孔结构用于辅助空穴传输层收集空穴。
在一个实施例中，
电子传输介孔结构采用仅能导电子，不能导空穴的材料制作；空穴传输介孔结构采用仅能导空穴，不能导电子的材料制作；
电子传输介孔结构的制作材料与电子传输层的制作材料相同或不同，空穴传输介孔结构的制作材料与空穴传输层的制作材料相同或不同。
在一个实施例中，在步骤S1中，
在电子传输层上设置有电子传输介孔结构，电子传输介孔结构上设置有第一支架层，至少一部分第一钙钛矿层分散于电子传输介孔结构和第一支架层中；和/或；
在空穴传输层上设置有空穴传输介孔结构，空穴传输介孔结构上设置有第二支架层，至少一部分第二钙钛矿层分散于空穴传输介孔结构和第二支架层中；
电子传输介孔结构用于辅助电子传输层收集电子；空穴传输介孔结构用于辅助空穴传输层收集空穴；
所述第一支架层用于防止电子传输介孔结构与空穴传输层接触；所述第二支架层用于防止空穴传输介孔结构与电子传输层接触。
在一个实施例中，电子传输介孔结构采用仅能导电子，不能导空穴的材料制作；空穴传输介孔结构采用仅能导空穴，不能导电子的材料制作；
电子传输介孔结构的制作材料与电子传输层的制作材料相同或不同，空穴传输介孔结构的制作材料与空穴传输层的制作材料相同或不同；
第一支架层和第二支架层均由既不能导空穴也不能导电子的纳米颗粒组成，其制作材料均包括氧化锆、二氧化硅、或三氧化二铝中的一种或任几种的组合。
在一个实施例中，在步骤S1中，
电子传输层采用功函数不大于6eV的n型半导体材料制作；其包括氧化锌、氧化钛、氧化锡、PC61BM、PC71BM或石墨烯中的任一种构成的至少一层结构；或其包括氧化锌、氧化钛、氧化锡、PC61BM、PC71BM或石墨烯中的至少两种构成的两层以上结构；
空穴传输层采用功函数不大于3eV的p型半导体材料或功函数不小于5eV的n型半导体材料制作；其包括Spiro-OMeTAD、PTAA、CuSCN、NiO、MoO3、PEDOT或PEDOT:PSS中的任一种构成的至少一层结构；或其包括Spiro-OMeTAD、PTAA、CuSCN、NiO、MoO3、PEDOT或PEDOT:PSS中的至少两种构成的两层以上结构。
可选地，本公开采取涂布法或沉积法制备电子传输半电池和空穴传输电池的各个膜层；其中，
涂布法包括：旋涂、刮涂、丝网印刷、或狭缝涂布等；
沉积法包括：化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积、分子束外延、喷雾热解等。
本公开实施例提供的制备方法与现有的层层叠加湿化学法制备钙钛矿电池的方法相比，将钙钛矿电池的制备分成半电池的制备和半电池的接合两步。在半电池的制备过程中，由于膜的层数大幅减少——减少一半，材料和溶剂的选择范围大幅拓宽。并且，由于将整个钙钛矿电池分成了电子传输半电池和空穴传输半电池，两个半电池在制备时互不影响，更进一步拓宽材料和溶剂选择范围的同时，也拓展了电池制备过程的工艺、环境和气氛的要求的范围。
此外，本公开实施例提供的制备方法将钙钛矿层的制备中的接合工艺放在钙钛矿电池制备的最后一步，避免了制作其它层薄膜过程对钙钛矿层的损伤，为进一步材料筛选、效率提升和大规模生产工艺方法等提供了更宽松的实施范围和条件。
最后，本公开实施例提供的制备方法通过在第一钙钛矿层上涂覆第一钙钛矿前驱体溶液作为第一辅助层，同时在第二钙钛矿层上涂覆第二钙钛矿前驱体溶液作为第二辅助层，并在第一辅助层和第二辅助层的溶剂非完全挥发的状态下将电子传输半电池与空穴传输半电池沿远离衬底的一面贴合，该第一辅助层能够打断第一钙钛矿层表面晶粒的化学键，第二辅助层能够打断第二钙钛矿层表面晶粒的化学键，从而降低了晶粒之间进行接合所需的能量，促进了第一钙钛矿层表面晶粒与第二钙钛矿层表面晶粒之间进行接合，形成更平整的接合界面。
附图说明
图1为本公开一个实施例中的钙钛矿电池制备方法的示意图。
图2为本公开一个实施例中的钙钛矿电池制备方法的示意图。
图3为本公开一个实施例中的钙钛矿电池制备方法的示意图。
图中，11-第一导电衬底，12-电子传输层，13第一钙钛矿层，14-第一辅助层，15-第一钙钛矿前驱体，16-N型钙钛矿层，21-第二导电衬底，22-空穴传输层，23-第二钙钛矿层，24-第二辅助层，25-第二钙钛矿前驱体，26-P型钙钛矿层。
具体实施方式
下面将以具体的实施例对本申请的钙钛矿太阳能电池的制备方法进行详细地描述。
实施例1
如图1所示，本实施例的钙钛矿太阳能电池的制备方法具体如下：
步骤S1、制备电子传输半电池和空穴传输半电池。
首先，在透明的第一导电衬底11上制备电子传输层12，并在电子传输层12上制备一层厚度为200-500mm的MAPbI3膜作为第一钙钛矿层13；
然后，在第二导电衬底21上制备空穴传输层22，并在空穴传输层22上制备一层厚度为200-500mm的MAPbI3膜作为第二钙钛矿层23；
接着，选择MAPbI3的前驱体之一MAI溶液作为辅助剂，在电子传输半电池和空穴传输半电池接合之前，在第一钙钛矿层13上涂覆MAI溶液作为第一辅助层14，在第二钙钛矿层23上涂覆MAI溶液作为第二辅助层24，第一辅助层14和第二辅助层24均为非常薄的一层膜，其厚度通常在10nm以下。
步骤S2、将电子传输半电池与空穴传输半电池沿远离衬底的一面贴合，并将整个体系加热至80-120℃，并在设定的温度下保温10-60min，使电子传输半电池上的第一钙钛矿层表面晶粒与空穴传输半电池上的第二钙钛矿层表面晶粒之间进行接合，变成一层钙钛矿层，完成钙钛矿太阳能电池的制备。
在本实施例中，透明的第一导电衬底11为镀有ITO的玻璃；电子传输层12采用SnO2制作。第二导电衬底21采用镀有Au的玻璃衬底；空穴传输层采用PTAA制作。
本实施例中，在加热过程中，第一辅助层14和第二辅助层24中的MAI一部分挥发出体系之外，一部分通过键合与分别与第一钛矿层13和第二钛矿层23相连。由于钙钛矿结构对缺陷具有一定的容忍程度，因此最终得到的钙钛矿薄膜为一层均匀的钙钛矿层。
在钙钛矿半电池接合过程中，第一辅助层14用于打断第一钙钛矿层13表面晶粒的化学键，第二辅助层24用于打断第二钙钛矿层23表面晶粒的化学键，以降低晶粒之间进行接合所需的能量，促进第一钙钛矿层13表面晶粒与第二钙钛矿层23表面晶粒之间进行接合。
实施例2
如图2所示，本实施例的钙钛矿太阳能电池的制备方法具体如下：
步骤S1、制备电子传输半电池和空穴传输半电池。
首先在透明的第一导电衬底11上制备电子传输层12，并在电子传输层12上制备一层厚度为200-500mm的MAPbI3膜作为第一钙钛矿层13；
然后，在第二导电衬底21上制备空穴传输层22，并在空穴传输层22上制备一层厚度为200-500mm的MAPbI3膜作为第二钙钛矿层23；
接着，选择PEAI溶液作为辅助剂，在电子传输半电池和空穴传输半电池接合之前，在第一钙钛矿层13上涂覆PEAI溶液作为第一辅助层14，在第二钙钛矿层23上涂覆PEAI溶液作为第二辅助层24，第一辅助层14和第二辅助层24均为非常薄的一层膜，其厚度通常在10nm以下。
步骤S2、将电子传输半电池与空穴传输半电池沿远离衬底的一面进行贴合，并将整个体系加热至80-120℃，并在设定的温度下保温10-60min，使电子传输半电池上的第一钙钛矿层表面晶粒与空穴传输半电池上的第二钙钛矿层表面晶粒之间进行接合，变成一层钙钛矿层，完成钙钛矿太阳能电池的制备。
在本实施例中，透明的第一导电衬底11为镀有ITO的玻璃；电子传输层12采用SnO2制作。第二导电衬底21采用镀有Au的玻璃衬底；空穴传输层采用PTAA制作。
在加热过程中，第一辅助层14中的PEAI与第一钙钛矿层13中的MAPbI3表面发生反应，生成第三钙钛矿层，第二辅助层14中的PEAI与第二钙钛矿层23中的MAPbI3表面发生反应，也生成第三钙钛矿层，电子传输半电池上的第一钙钛矿层13与空穴传输半电池上的第二钙钛矿层23之间通过第三钙钛矿层进行接合，完成钙钛矿电池的制备。
实施例3
如图3所示，本实施例的钙钛矿太阳能电池的制备方法具体如下：
步骤S1、制备电子传输半电池和空穴传输半电池。
首先在透明的第一导电衬底11上制备电子传输层12，并在电子传输层12上制备一层厚度为200-500mm的PbI2:MAI＝1.05:1的N型MAPbI3膜作为第一钙钛矿层13；
然后，在第二导电衬底21上制备空穴传输层22，并在空穴传输层22上制备一层厚度为200-500mm的PbI2:MAI＝0.95:1的P型MAPbI3膜作为第二钙钛矿层23；
步骤S2、将电子传输半电池上的第一钙钛矿层与空穴传输半电池上的第二钙钛矿层贴合，并将整个体系加热至80-120℃，并在设定的温度下保温5-60min，使MA在P型钙钛矿层26与N型钙钛矿层16之间发生迁移，以在P型钙钛矿层26与N型钙钛矿层16之间形成一层本征钙钛矿层，电子传输半电池上的第一钙钛矿层13与空穴传输半电池上的第二钙钛矿层23之间通过该本征钙钛矿层进行接合，完成钙钛矿电池的制备。
在本实施例中，透明的第一导电衬底11为镀有FTO的玻璃；电子传输层12采用TiO2制作。第二导电衬底21采用镀有Ag的玻璃衬底；空穴传输层采用Spiro-OMeTAD制作。
需要说明的是，
在一些优选的实施例中，可以在实施例1-3中的电子传输层上设置电子传输介孔结构，并使至少一部分第一钙钛矿层分散于电子传输介孔结构中。
在一些优选的实施例中，可以在实施例1-3中的空穴传输层上设置空穴传输介孔结构，并使至少一部分第二钙钛矿层分散于空穴传输介孔结构中。
在一些优选的实施例中，可以在实施例1-3中的电子传输层上设置电子传输介孔结构，并使至少一部分第一钙钛矿层分散于电子传输介孔结构中；同时在空穴传输层上设置空穴传输介孔结构，并使至少一部分第二钙钛矿层分散于空穴传输介孔结构中。
在上述优选的实施例中，电子传输介孔结构采用仅能导电子，不能导空穴的材料制作；空穴传输介孔结构采用仅能导空穴，不能导电子的材料制作；电子传输介孔结构的制作材料与电子传输层的制作材料相同或不同，空穴传输介孔结构的制作材料与空穴传输层的制作材料相同或不同；电子传输介孔结构用于辅助电子传输层收集电子；空穴传输介孔结构用于辅助空穴传输层收集空穴。
在一些优选的实施例中，可以在实施例1-3中的电子传输层上设置电子传输介孔结构，并在电子传输介孔结构上设置第一支架层，并使至少一部分第一钙钛矿层分散于电子传输介孔结构和第一支架层中。
在一些优选的实施例中，可以在实施例1-3中的空穴传输层上设置空穴传输介孔结构，并在空穴传输介孔结构上设置第二支架层，并使至少一部分第二钙钛矿层分散于空穴传输介孔结构和第二支架层中。
在一些优选的实施例中，可以在实施例1-3中的电子传输层上设置电子传输介孔结构，并在电子传输介孔结构上设置第一支架层，并使至少一部分第一钙钛矿层分散于电子传输介孔结构和第一支架层中；同时在空穴传输层上设置空穴传输介孔结构，并在空穴传输介孔结构上设置第二支架层，并使至少一部分第二钙钛矿层分散于空穴传输介孔结构和第二支架层中。
在上述优选的实施例中，第一支架层和第二支架层均由既不能导空穴也不能导电子的纳米颗粒组成，其制作材料均包括氧化锆、二氧化硅、或三氧化二铝中的一种或任几种的组合；第一支架层用于防止电子传输介孔结构与空穴传输层接触；第二支架层用于防止空穴传输介孔结构与电子传输层接触；电子传输介孔结构用于辅助电子传输层收集电子；空穴传输介孔结构用于辅助空穴传输层收集空穴。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对本公开保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本公开作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本公开技术方案的实质和范围。
Claims (11)
1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、制备电子传输半电池和空穴传输半电池；其中，
所述电子传输半电池的制备方法包括：
在第一导电衬底上制备电子传输层，在电子传输层上制备第一钙钛矿层；
在所述第一钙钛矿层上涂覆第一钙钛矿前驱体溶液作为第一辅助层；
所述空穴传输半电池的制备方法包括：
在第二导电衬底上制备空穴传输层，在空穴传输层上制备第二钙钛矿层；
在所述第二钙钛矿层上涂覆第二钙钛矿前驱体溶液作为第二辅助层；
所述第一导电衬底和/或第二导电衬底采用透明材料制作；
所述第一钙钛矿层、第二钙钛矿层为钙钛矿结构的ABX3化合物；
所述第一钙钛矿前驱体和第二钙钛矿前驱体为AX，AX为一价阳离子卤化物；
S2、在第一辅助层和第二辅助层的溶剂非完全挥发的状态下将电子传输半电池与空穴传输半电池沿远离衬底的一面贴合，并加热至预设温度，保温预设时间，将电子传输半电池和空穴传输半电池中的钙钛矿层连成一体，完成钙钛矿太阳能电池的制备。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，
第一钙钛矿前驱体和第二钙钛矿前驱体采用的一价阳离子类型分别与第一钙钛矿层、第二钙钛矿层相同，其包括MAI、FABr、MAI、MABr、CsI、CsBr中的一种或任几种的组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，
第一钙钛矿前驱体和第二钙钛矿前驱体采用的一价阳离子类型分别与第一钙钛矿层、第二钙钛矿层不同，包括卤化胺，卤化脒或卤化胍中的一种或任几种的组合。
4.根据权利要求1-3所述的制备方法，第一辅助层、第二辅助层的厚度小于10nm。
5.根据权利要求1-3所述的制备方法，所述预设温度为80-120℃，预设时间为10-60min。
6.根据权利要求1-3所述的制备方法，其特征在于，
在步骤S1中，所述第一钙钛矿层采用N型钙钛矿制作，所述第二钙钛矿采用P型钙钛矿制作；
在步骤S2中，P型钙钛矿层与N型钙钛矿层之间发生离子迁移，以在P型钙钛矿层与N型钙钛矿层之间形成一层本征钙钛矿层，所述电子传输半电池上的第一钙钛矿层与空穴传输半电池上的第二钙钛矿层之间通过所述本征钙钛矿层进行接合，完成钙钛矿电池的制备。
7.根据权利要求1-3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，
所述电子传输层上设置有电子传输介孔结构，至少一部分第一钙钛矿层分散于所述电子传输介孔结构中；和/或；
所述空穴传输层上设置有空穴传输介孔结构，至少一部分第二钙钛矿层分散于所述空穴传输介孔结构中；
所述电子传输介孔结构用于辅助电子传输层收集电子；所述空穴传输介孔结构用于辅助空穴传输层收集空穴。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
所述电子传输介孔结构采用仅能导电子，不能导空穴的材料制作；空穴传输介孔结构采用仅能导空穴，不能导电子的材料制作；
所述电子传输介孔结构的制作材料与电子传输层的制作材料相同或不同；所述空穴传输介孔结构的制作材料与空穴传输层的制作材料相同或不同。
9.根据权利要求1-3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，
所述在电子传输层上设置有电子传输介孔结构，所述电子传输介孔结构上设置有第一支架层，至少一部分第一钙钛矿层分散于所述电子传输介孔结构和第一支架层中；和/或；
所述在空穴传输层上设置有空穴传输介孔结构，所述空穴传输介孔结构上设置有第二支架层，至少一部分第二钙钛矿层分散于所述空穴传输介孔结构和第二支架层中；
所述电子传输介孔结构用于辅助电子传输层收集电子；所述空穴传输介孔结构用于辅助空穴传输层收集空穴；
所述第一支架层用于防止电子传输介孔结构与空穴传输层接触；所述第二支架层用于防止空穴传输介孔结构与电子传输层接触。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，
所述电子传输介孔结构采用仅能导电子，不能导空穴的材料制作；空穴传输介孔结构采用仅能导空穴，不能导电子的材料制作；
所述电子传输介孔结构的制作材料与电子传输层的制作材料相同或不同，所述空穴传输介孔结构的制作材料与空穴传输层的制作材料相同或不同；
所述第一支架层和第二支架层制作材料均包括氧化锆、二氧化硅、或三氧化二铝中的一种或任几种的组合。
11.根据权利要求1-3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，
所述电子传输层采用功函数不大于6eV的n型半导体材料制作；其包括氧化锌、氧化钛、氧化锡、PC61BM、PC71BM或石墨烯中的任一种构成的至少一层结构；或其包括氧化锌、氧化钛、氧化锡、PC61BM、PC71BM或石墨烯中的至少两种构成的两层以上结构；
所述空穴传输层采用功函数不大于3eV的p型半导体材料或功函数不小于5eV的n型半导体材料制作；其包括Spiro-OMeTAD、PTAA、CuSCN、NiO、MoO3、PEDOT或PEDOT:PSS中的任一种构成的至少一层结构；或其包括Spiro-OMeTAD、PTAA、CuSCN、NiO、MoO3、PEDOT或PEDOT:PSS中的至少两种构成的两层以上结构。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201127 |