一种空穴传输层以及钙钛矿太阳能电池的制备方法与流程

本发明属于钙钛矿太阳能电池，特别涉及一种空穴传输层以及钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术：

1、氧化镍（niox）是一种宽带隙的p型半导体，其禁带宽度约3.6ev，使其在光电和电子器件中表现出良好的电学特性，特别适用于透明薄膜晶体管（tft）等低功耗、高稳定性的器件。氧化镍作为空穴传输层材料广泛地应用在钙钛矿太阳能电池中，是钙钛矿太阳能电池实现产业化的优选材料。但对于未掺杂的氧化镍薄膜，其本征电导率通常较低，在10-5~10-4s/cm量级，这种局限性极大地限制了其在太阳能电池中的应用。

2、针对氧化镍薄膜的低电导率问题，现有技术有两类：化学掺杂，通过掺入某些金属或非金属元素来增强氧化镍薄膜的导电性，其本质是引入额外的载流子来改变其导电行为；制备工艺，通过制备工艺获得高质量的氧化镍薄膜，高温烧制得到导电性较高的立方结构氧化镍，改变薄膜的厚度、表面粗糙度以及微观结构（如孔隙率、晶粒大小等）也可以调节电导率。对于未掺杂的氧化镍薄膜，较低的电导率使得氧化镍在太阳能电池应用中对薄膜质量（如厚度、粗糙度、结晶度等）要求较高，特别是均匀性较差的大面积氧化镍薄膜对膜厚非常敏感。

3、因此，现有氧化镍薄膜的导电性较差以及均匀性较差带来厚度敏感的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种空穴传输层以及钙钛矿太阳能电池的制备方法，向氧化镍前驱体溶液中引入一种热分解型添加剂，在退火过程中，热分解型添加剂完全分解成气体，促进氧化镍薄膜形成多孔结构，这种多孔结构可以缩短载流子传输距离和增强氧化镍提取载流子的能力，进而使得载流子传输对氧化镍薄膜厚度不敏感，从而提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

2、本发明是这样实现的，提供一种空穴传输层的制备方法，包括如下步骤：

3、步骤一、制备氧化镍前驱体溶液，将镍盐加入到有机溶剂中，充分搅拌0.5~2h；在搅拌的同时逐滴加入配体，继续搅拌2~10h；再加入热分解型添加剂，充分搅拌2~24h；混合溶液采用φ0.22μm的ptfe有机系滤头进行过滤后得到氧化镍前驱体滤液；

4、步骤二、将得到的氧化镍前驱体滤液涂覆在已制备导电层的基底表面，对得到的氧化镍湿膜进行预退火处理，在100~120℃温度下预退火2~10min；

5、步骤三、将预退火处理后的氧化镍薄膜在280~350℃温度下进行高温退火处理30~60min，得到具有多孔结构的氧化镍薄膜即为所需的空穴传输层；其中，

6、在步骤一中，所述镍盐为硝酸镍、乙酸镍、碳酸镍、氯化镍和乙酰丙酮镍中的至少一种，所述镍盐的浓度为0.05~2mol/l；所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、甘油、甲醇和异丙醇中的至少一种；所述配体为乙胺、乙二胺、三乙胺、乙醇胺、三乙醇胺、尿素和氨水中的至少一种，所述配体的浓度为0.5~2mol/l；所述热分解型添加剂为碳酸氢铵、氯化铵、乙酸铵、碳酸铵、溴化铵、碘化铵和硫氰酸铵中的至少一种；所述热分解型添加剂的浓度为0.001~0.05mol/l。

7、本发明是这样实现的，还提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：

8、步骤1、采用如前所述的空穴传输层的制备方法，在已制备导电层的基底表面制备空穴传输层；

9、步骤2、在空穴传输层上通过一步法旋涂制备钙钛矿湿膜，再退火处理得到钙钛矿薄膜层；

10、步骤3、在钙钛矿薄膜层上制备电子传输层；

11、步骤4、在电子传输层上制备背电极，完成钙钛矿太阳能电池的制备。

12、与现有技术相比，本发明的空穴传输层以及钙钛矿太阳能电池的制备方法具有以下特点：

13、（1）在氧化镍前驱体溶液中引入热分解型添加剂，使其在制备过程中促进氧化镍薄膜形成多孔结构，该热分解型添加剂可以完全分解成气体，没有残留物，不会影响氧化镍薄膜的性能。

14、（2）作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层，这种多孔结构使得氧化镍薄膜与钙钛矿薄膜层的接触面积增加，钙钛矿薄膜层到电极的距离缩短，有利于提升多孔氧化镍薄膜对载流子提取和传输的性能，从而提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

15、（3）这种因多孔结构而增强的载流子提取与传输性能可以有效地削弱大面积氧化镍薄膜均匀性较差而引起的膜厚敏感问题，可以增加短路电流密度和填充因子，可以提升大面积钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

1.一种空穴传输层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：