用于钙钛矿太阳能电池的二氧化钛电子传输层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于钙钛矿太阳能电池的二氧化钛电子传输层的制备方法，属于钙钛矿太阳能电池制备技术领域。

背景技术

近年来，钙钛矿型太阳能电池受到人们的广泛关注，因为其具有换能效率高，制作简单、成本低等优点，钙钛矿太阳能电池的结构主要包括：透明导电基底、电子传输层、钙钛矿光敏层、空穴传输层和金属电极，结构如图(1)所不。

其中，透明导电基底常见的主要有FTO和ITO两种材料。用于电子传输层的材料主要有氧化钛、氧化锌和C60。钙钛矿层一般为CH3NH3PbI3。空穴传输材料最常用的有Spiro-OMeTAD和P3HT。电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层是钙钛矿太阳能电池结构中重要的组成部分，这些材料的差异会导致太阳能电池效率和稳定性的不同。

二氧化钛作为一种n型半导体常作为电子输运层材料，它具有诸多优点，比如：与钙钛矿相匹配的能级结构、大的能带带隙、在紫外和可见光区域大范围的光透过率，以及低廉的制备成本。为了提升改善钙钛矿层的成膜性能，提升电子空穴对的分离和传输的效率，可以将二氧化钛层制备成介孔结构和致密结构复合的结构，其中介孔结构主要起到增加和钙钛矿晶体的接触面积，增加钙钛矿成核位点，提升电子传输效率的作用；致密层由于结构致密可以起到阻挡空穴输运的作用；除了微观结构，二氧化钛层的厚度也影响着电子传输性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于钙钛矿太阳能电池的二氧化钛电子传输层的制备方法，该二氧化钛电子传输层包括TiO

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于钙钛矿太阳能电池的二氧化钛电子传输层的制备方法，包括以下步骤：

(1)以TiO

(2)将浓度为37％的浓盐酸、去离子水、纯度≥98％的四异丙醇钛三种液体按比例混合配置反应溶液；

(3)将沉积有TiO

(4)将FTO玻璃片在管式炉中退火。

优选地，所述步骤(1)中溅射条件为：0.5～3Pa、射频电源功率为20～70W；通入气体总流量为10～30sccm，含有至少Ar、O

优选地，所述步骤(2)中浓盐酸与去离子水的体积比为1∶1，去离子水与四异丙醇钛的体积比为100∶1～100∶8。优选地，所述步骤(3)中烘箱保温时间为30～120min，烘箱温度为120～200℃。优选地，所述步骤(4)中退火时间为0.5～1.5h，退火温度为450～650℃。

以上三个步骤中的优选参数的控制是为了形成微观结构均匀的TiO

优选地，TiO

本发明的优点在于：

本发明的制备方法中，通过磁控溅射法制备的TiO

附图说明

图1为实施例3中样品一在170℃的烘箱中保温150min的样品的TEM图。

图2为实施例3中样品二在160℃的烘箱中保温120min样品的TEM图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。

实施例1

制备两个FTO/TiO

样品一采用旋涂法制备TiO

致密层制备：将乙二醇甲醚、异丙醇钛和乙胺醇三种溶液按照12∶1∶0.228的体积比进行混合，80℃加热2h，120℃加热1h，将旋涂液以4000r/min的速度旋涂30s在FTO玻璃片上，200℃加热20min促进溶剂挥发，550℃退火处理1h。制备的TiO

介孔层制备：将粒径30nm的商用浆料与无水乙醇以质量比1∶6混合，快速搅拌12小时分散，而后静置12小时，在FTO玻璃片中心滴加旋涂，以4000r/min旋涂两次，将上述的样品放在马弗炉中500℃退火30min。制备的TiO

样品二采用磁控溅射制备TiO

致密层制备：以TiO

介孔层制备：将浓盐酸(37％)、去离子水和四异丙醇钛(≥98％)以10mL∶10mL∶0.4mL的比例配置成反应溶液，搅拌至澄清。将沉积有TiO

完成后用同样工序制备钙钛矿层CH

表1不同纳米结构TiO

结果表明，样品二采用磁控溅射制备TiO

实施例2

采用磁控溅射制备TiO

样品一致密层制备：以TiO

样品二致密层制备：以TiO

样品一、二采用相同介孔层制备工艺：将浓盐酸(37％)、去离子水和四异丙醇钛(≥98％)以10mL∶10mL∶0.4mL的比例配置成反应溶液，搅拌至澄清。将沉积有TiO

完成后用同样工序制备钙钛矿层CH

表2不同纳米结构TiO

实施例3

采用磁控溅射制备TiO

样品一、二致密层制备工艺：以TiO

样品一介孔层制备工艺：将浓盐酸(37％)、去离子水和四异丙醇钛(≥98％)以10mL∶10mL∶0.4mL的比例配置成反应溶液，搅拌至澄清。将沉积有TiO

样品二介孔层制备工艺：将浓盐酸(37％)、去离子水和四异丙醇钛(≥98％)以10mL∶10mL∶0.4mL的比例配置成反应溶液，搅拌至澄清。将沉积有TiO

对两个样品进行了TEM分析，发现样品一在170℃的烘箱中保温150min的微观结构相当“致密”不利于做电子传输层，而样品微观形貌二较好(见图1、图2)。

完成后用同样工序制备钙钛矿层CH

表3不同纳米结构TiO