一种还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

本发明属于钙钛矿太阳能电池，尤其涉及一种还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

1、二氧化钛、二氧化锡是钙钛矿太阳能电池中常用的电子传输层，但是这类无机氧化物材料电子迁移率较低，往往导致较大的载流子损耗，因此需要对此类材料进行改性，从而提高钙钛矿太阳能电池的性能。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本发明提供的钙钛矿太阳能电池具有较好的光电转换效率。

2、本发明提供了一种还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，包括：

3、基底；

4、设置在所述基底表面的电子传输层；

5、设置在所述电子传输层表面的还原氧化石墨烯层；

6、设置在所述还原氧化石墨烯修饰层表面的钙钛矿吸收层；

7、设置在所述钙钛矿吸收层表面的空穴传输层；

8、设置在所述空穴传输层表面的电极。

9、优选的，所述电子传输层的材质选自二氧化钛、二氧化锡和氧化锌中的一种或几种。

10、优选的，所述还原氧化石墨烯层的厚度1～10nm。

11、优选的，所述钙钛矿吸收层的材质选自卤化物钙钛矿。

12、优选的，所述空穴传输层的材质选自spiro-ometad或ptaa中的一种或几种。

13、优选的，所述电极选自金属电极、导电氧化物电极、碳电极中的至少一种。

14、优选的，所述电子传输层的厚度为10～40nm；

15、所述钙钛矿吸收层的厚度为300～800nm；

16、所述空穴传输层的厚度为100～300nm；

17、所述电极的厚度为50～150nm。

18、本发明提供了一种上述技术方案所述的石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

19、在基底表面制备电子传输层；

20、在所述电子传输层表面制备还原氧化石墨烯层；

21、在所述还原氧化石墨烯层表面制备钙钛矿吸收层；

22、在所述钙钛矿吸收层表面制备空穴传输层；

23、在所述空穴传输层表面制备电极。

24、优选的，所述制备还原氧化石墨烯层的方法优选选自电化学沉积法；所述电化学沉积法采用三电极体系；

25、所述电化学沉积法过程中的电解液(电解质溶液)为氧化石墨烯分散液；

26、所述电化学沉积法过程中的对电极为金属铂电极；

27、所述电化学沉积法过程中的参比电极为ag/agcl电极；

28、所述电化学沉积法过程中的工作电极为带电子传输层的基底。

29、优选的，所述电化学沉积法过程中的沉积电压为-0.8～-1.2v；

30、所述电化学沉积法过程中的沉积时间为0.5～5分钟。

31、在本发明中，还原氧化石墨烯具有良好的导电性能，通过利用还原氧化石墨烯对二氧化钛等电子传输层材料进行改性，可以有效提高载流子在钙钛矿吸光层与电子传输层界面的传输，最终提高太阳能电池的光电转换效率。

32、本发明采用载流子迁移率高的还原氧化石墨烯修饰无机氧化物电子传输层，可以有效提高界面载流子传输效率，提高器件性能。另外，采用电化学修饰的方法，可以实现快速高效沉积，厚度可控，且不会对电子传输层本身造成破坏。

技术特征：

1.一种还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的材质选自二氧化钛、二氧化锡和氧化锌中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述还原氧化石墨烯层的厚度1～10nm。

4.根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸收层的材质选自卤化物钙钛矿。

5.根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的材质选自spiro-ometad或ptaa中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电极选自金属电极、导电氧化物电极、碳电极中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的厚度为10～40nm；

8.一种权利要求1所述的还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备还原氧化石墨烯层的方法优选选自电化学沉积法；所述电化学沉积法采用三电极体系；

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述电化学沉积法过程中的沉积电压为-0.8～-1.2v；

技术总结
本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，提供了一种还原氧化石墨烯修饰电子传输层的钙钛矿太阳能电池，包括：基底；设置在所述基底表面的电子传输层；设置在所述电子传输层表面的还原氧化石墨烯修饰层；设置在所述还原氧化石墨烯修饰层表面的钙钛矿吸收层；设置在所述钙钛矿吸收层表面的空穴传输层；设置在所述空穴传输层表面的电极。本发明通过利用还原氧化石墨烯对二氧化钛等电子传输层材料进行改性，可以有效提高载流子在钙钛矿吸光层与电子传输层界面的传输，最终提高太阳能电池的光电转换效率。

技术研发人员：王兴涛,赵志国,蔺子甄,张迟,秦校军,赵东明,石从波,李孟蕾,王立闯
受保护的技术使用者：华能新能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13