一种可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法。


背景技术：

2.随着全球人口的不断增长以及工业化的推进，对能源的需求也随之提高。目前，用来满足全球能源消耗的主要是化石燃料，例如煤、石油和天然气。这些化石燃料在为人类提供源源不断能量的同时，也会产生大量有毒物质和温室气体，从而严重污染环境。太阳能作为一种清洁、可持续和可再生的绿色能源，其能够代替化石燃料来满足人类的能源需求。太阳能电池是一种通过光电或者电化学效应直接把太阳能转换成电能的装置。钙钛矿太阳能电池作为新型太阳能电池的一员，主要利用具有abx3(a＝ch3nh
3
,ch(nh2)
2
等；b＝pb
2
，sn
2
等；x＝i-，br-，cl-等)成分的光伏材料来实现光电转换，其具有光电转换效率高、制备工艺简单、成本低廉、可制成柔性电池等优点。随着可穿戴电子设备日渐普及到人们的工作生活中，寻找为其提供能量供应的设备成为一个至关重要的问题。可弯折、重量轻的柔性钙钛矿太阳能电池的出现，使得其可以作为可穿戴电子设备能量供应的解决方案之一。
3.文献“universal passivation strategy to slot-die printed sno2 for hysteresis-free efficient flexible perovskite solar module[j].nature communications,2018,9(1):1-10”在氧化铟锡(ito)/聚对苯二甲酸乙二酯(pet)柔性电极上采用狭缝涂布法制备氧化锡电子传输层，进而制备出的柔性钙钛矿电池的光电转换效率效率为17.18％。文献“superflexible,high-efficiency perovskite solar cells utilizing graphene electrodes:towards future foldable power sources[j].energy&environmental science,2017,10(1):337-345”采用氧化钼涂覆的石墨烯(gr-mo)/聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)为柔性电极，制备出的柔性钙钛矿电池的初始效率为16.8％，在2mm的弯曲半径下弯曲5000次之后，仍然能保持初始效率的85％。
[0004]
以上的柔性钙钛矿电池都是基于常见的pet、pen弹性高聚物基底制得。虽然这些高分子基底表现出较高的光透过率和弯曲稳定性，但是良好的化学稳定性使得其在自然环境中很难降解。基于电子设备消耗量大和使用周期短的特点，大量废弃的柔性钙钛矿太阳能电池会造成严重的环境污染问题。因此，若能利用材料本身的化学性质，实现自身的可生物降解，则能够避免废弃太阳能电池所造成的环境污染。


技术实现要素：

[0005]
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述方法过程简单，得到的太阳能电池利用材料自身的化学特性，不需要复杂的处理过程便能够实现生物降解，降解产物无毒、无害且具有生物相容性，不会污染环境，具有较高的应用价值和环保意义。
[0006]
本发明提出的一种可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的高分子基
衬底1、工作电极层2、电子传输层3、吸光层4和空穴传输层5，以及位于所述空穴传输层5上的对电极6；其中，所述高分子基衬底1为可生物降解的pgsu薄膜，所述工作电极层2由交叉垂直排列的银纳米线制成；所述吸光层4由具有钙钛矿结构的有机无机杂化光伏材料(fapbi3)
0.85
(mapbbr3)
0.15
制成。
[0007]
优选地，所述高分子基衬底1的厚度为0.1-10mm，透过率为70％-95％；所述工作电极层2的厚度为50nm-500nm，透过率为80％-95％。
[0008]
优选地，所述电子传输层3由无机材料sno2制成，其厚度为5nm-100nm；所述吸光层4的厚度为50nm-800nm。
[0009]
优选地，所述空穴传输层5由spiro-ometad制成，其厚度为10nm-80nm。
[0010]
优选地，所述对电极6为金电极或银电极，其厚度为10-300nm。
[0011]
本发明还提出的一种所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0012]
s1、在刚性基底上制备zno牺牲层获得涂覆基底；取另一刚性基底，将其与涂覆基底呈一定夹角放置，将涂覆基底加热至50-70℃，将银纳米线的乙醇溶液滴加至呈一定夹角放置的刚性基底与涂覆基底形成的空隙中，滴加完毕后控制涂覆基底向与夹角的开口方向相反的方向移动形成工作电极层2，移动速度为50-200μms-1
；
[0013]
s2、在s1形成的工作电极层2上制备高分子基衬底1，移除涂覆基底；
[0014]
s3、在s2产物的工作电极层2上制备电子传输层3；
[0015]
s4、在电子传输层3上制备吸光层4；
[0016]
s5、在吸光层4上制备空穴传输层5；
[0017]
s6、在空穴传输层5上制备对电极6得到所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池。
[0018]
优选地，所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0019]
s1、将二水合醋酸锌分散在乙醇中得到溶液a；将koh溶解于乙醇中得到溶液b；将溶液b滴加入溶液a中，在40-80℃的条件下搅拌2-4h，冷却至室温，过滤，将滤液静置得到混合溶液；取上述混合溶液旋涂到玻璃基底上，干燥后在玻璃基底表面形成zno牺牲层得到涂覆基底；取另一玻璃基底，将其与涂覆基底呈一定夹角放置，将涂覆基底加热至50-70℃，取纳米银的乙醇溶液滴加至呈一定夹角放置的玻璃基底与涂覆基底形成的空隙中，滴加完毕后控制涂覆基底向与夹角的开口方向相反的方向移动形成工作电极层2，移动速度为50-200μms-1
；
[0020]
s2、在100-150℃的条件下，将丙三醇和癸二酸混合，在氮气氛围下反应1-4h，反应结束之后将压力调至1-50mbar，并且维持24-72h，冷却至室温之后得到聚癸二酸甘油酯预聚物；随后将六亚甲基二异氰酸酯逐滴加入聚癸二酸甘油酯预聚物的dmf溶液中得到基底液；取上述基底液旋涂在s1制备的工作电极层2上，干燥后形成高分子基衬底1，浸入柠檬酸溶液中溶解zno牺牲层移除涂覆基底；
[0021]
s3、将sno2溶胶水溶液用去离子水稀释至浓度为2-4wt％，旋涂到s2产物的工作电极层2上，干燥后形成电子传输层3；
[0022]
s4、将pbi2、pbbr2、fai和mabr溶解于dmf和dmso的混合溶剂中，得到钙钛矿的前驱体溶液，旋涂到电子传输层3的表面，在旋涂结束前的5-15s注入氯苯，旋涂过程结束后干燥得到吸光层4；
[0023]
s5、将spiro-meotad的氯苯溶液旋涂到吸光层4的表面，静置后得到空穴传输层5；
[0024]
s6、将对电极6材料蒸镀到上述空穴传输层5的表面得到对电极6。
[0025]
优选地，所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0026]
s1、在60-80℃的条件下，将12-14mmol的二水合醋酸锌粉末分散在100-200ml持续搅拌的乙醇中得到溶液a；将10-30mmol的koh溶解于60-90ml的乙醇中得到溶液b；将溶液b在10-30min之内逐滴加入50-80℃的溶液a中，在40-80℃的条件下搅拌2-4h，停止加热，冷却至室温，过滤，将滤液静置24-48h得到混合溶液；取0.1-0.3ml的上述混合溶液旋涂到玻璃基底上，将其在80-120℃的条件下加热20-50min，在玻璃基底表面形成zno牺牲层得到涂覆基底；用o2等离子体预处理涂覆基底上的zno牺牲层5-30min，取另一玻璃基底，将其与涂覆基底呈一定夹角放置，将涂覆基底加热至50-70℃，取5-100μl的浓度为0.05-0.2mg/ml的纳米银的乙醇溶液滴加至呈一定夹角放置的玻璃基底与涂覆基底形成的空隙中，滴加完毕后控制涂覆基底向与夹角的开口方向相反的方向移动形成工作电极层2，移动速度为50-200μms-1
；
[0027]
s2、在100-150℃的条件下，将摩尔量之比为1：1-1：4的丙三醇和癸二酸混合，在氮气氛围下反应1-4h，反应结束之后将压力调至1-50mbar，并且维持24-72h，冷却至室温之后得到聚癸二酸甘油酯预聚物；将六亚甲基二异氰酸酯逐滴加入浓度为1000-2000mg/ml的聚癸二酸甘油酯预聚物的dmf溶液中，并维持六亚甲基二异氰酸酯与聚癸二酸甘油酯预聚物之间的摩尔比为1：4-1：8，得到基底液；取10-60μl上述基底液旋涂在s1制备的工作电极层2上，在40-80℃的条件下真空烘干1-4天形成高分子基衬底1，浸入质量分数为5-20wt％的柠檬酸溶液中5-10h，溶解zno牺牲层移除涂覆基底；
[0028]
s3、将质量分数为10-20wt％的sno2溶胶水溶液用去离子水稀释至浓度为2-4wt％，旋涂到s2产物的工作电极层2上，随后在80-120℃下加热10-50min形成电子传输层3；
[0029]
s4、将400-600mg pbi2、60-80mg pbbr2、100-200mg fai和15-30mg mabr溶解于0.5-2ml体积比为2：1-5：1的dmf和dmso的混合溶剂中，得到钙钛矿的前驱体溶液，随后将钙钛矿的前驱体溶液旋涂到电子传输层3的表面，在旋涂结束前的5-15s注入50-300μl的氯苯，旋涂过程结束后，在100-150℃下加热10-30min，得到吸光层4；
[0030]
s5、将浓度为80mg ml-1-100mg ml-1
的spiro-meotad的氯苯溶液旋涂到吸光层4的表面，旋涂结束后静置20-28h，得到空穴传输层5；
[0031]
s6、将对电极6材料蒸镀到上述空穴传输层5的表面得到对电极6。
[0032]
优选地，在s1中，所述夹角的角度为5-20度。
[0033]
优选地，在s1-s6的旋涂过程中，所述旋涂的旋转转速均为500-4000rpm，旋涂时间均为20-80s；在s6中，所述蒸镀的工艺参数如下：真空度为1.0
×
10-3
pa以下，电流为100-140a，时间为10-200s。
[0034]
本发明所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池，采用可生物降解的pgsu薄膜作为高分子基衬底，以交叉垂直排列的银纳米线ag nws为工作电极，采用遇水可分解的有机无机杂化(fapbi3)
0.85
(mapbbr3)
0.15
钙钛矿光伏材料为吸光层，使得电池整体具有良好的生物降解性能，且其是利用材料自身的化学特性，不需要复杂的处理过程便能够实现生物降解，降解产物无毒、无害且具有生物相容性，在解决可穿戴设备能量供给问题的同时，不会造成
任何环境污染，具有较高的应用价值和环保意义；其中，采用可生物降解的pgsu薄膜作为高分子基衬底，以交叉垂直排列的银纳米线ag nws为工作电极层，这在太阳能电池领域为首创；所得钙钛矿太阳能电池可在7天内降解，提供了绿色环保电池的解决方案。
附图说明
[0035]
图1为本发明提出的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的结构示意图；其中，1为高分子基衬底、2为工作电极层、3为电子传输层、4为吸光层，5为空穴传输层，6为对电极；
[0036]
图2为本发明实施例1制得的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的生物降解测试过程的光学图片；
[0037]
图3为本发明实施例1制备的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的j-v曲线图；
[0038]
图4为本发明实施例2制备的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的弯曲性能测试图。
[0039]
图5为本发明提出的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法中，s1和s2交叉垂直排列的银纳米线工作电极层2的制备过程示意图。
[0040]
图6为本发明提出的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池中交叉垂直排列的银纳米线工作电极层2的光学照片图。
具体实施方式
[0041]
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0042]
实施例1
[0043]
参照图1，本发明提出的一种所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0044]
s1、在80℃的条件下，将12mmol的二水合醋酸锌粉末分散在200ml持续搅拌的乙醇中得到溶液a；将10mmol的koh溶解于90ml的乙醇中得到溶液b；将溶液b在10min之内逐滴加入80℃的溶液a中，在80℃的条件下搅拌4h，停止加热，冷却至室温，过滤，将滤液静置24h得到混合溶液；取0.3ml的上述混合溶液旋涂到玻璃基底上，将其在80℃的条件下加热50min，在玻璃基底表面形成zno牺牲层得到涂覆基底；用o2等离子体预处理涂覆基底上的zno牺牲层5min，取另一玻璃基底，将其与涂覆基底呈一定夹角放置，将涂覆基底加热至70℃，取100μl的浓度为0.05mg/ml的纳米银的乙醇溶液滴加至呈一定夹角放置的玻璃基底与涂覆基底形成的空隙中，滴加完毕后控制涂覆基底向与夹角的开口方向相反的方向移动形成工作电极层2，移动速度为50μms-1
；
[0045]
s2、在150℃的条件下，将摩尔量之比为1：1的丙三醇和癸二酸混合，在氮气氛围下反应4h，反应结束之后将压力调至1mbar，并且维持72h，冷却至室温之后得到聚癸二酸甘油酯预聚物；将六亚甲基二异氰酸酯逐滴加入浓度为1000mg/ml的聚癸二酸甘油酯预聚物的dmf溶液中，并维持六亚甲基二异氰酸酯与聚癸二酸甘油酯预聚物之间的摩尔比为1：8，得到基底液；取10μl上述基底液旋涂在s1制备的工作电极层2上，在80℃的条件下真空烘干1天形成高分子基衬底1，浸入质量分数为20wt％的柠檬酸溶液中5h，溶解zno牺牲层移除涂覆基底；
[0046]
s3、将质量分数为20wt％的sno2溶胶水溶液用去离子水稀释至浓度为4wt％，搅拌
均匀之后，旋涂到工作电极层2的表面，随后在120℃的条件下加热10min，得到50nm厚的电子传输层3；其中旋涂速度为4000rpm，时间为20s；
[0047]
s4、将600mg pbi2、80mg pbbr2、200mg fai和30mg mabr溶解于2ml体积比为5：1的dmf和dmso的混合溶剂中，得到钙钛矿的前驱体溶液，随后将钙钛矿的前驱体溶液旋涂到电子传输层3的表面，在旋涂过程结束前的15s，注入300μl的氯苯，旋涂过程结束后，在150℃的热台上加热10min，得到500nm厚的吸光层4，其中旋涂过程包括两个阶段，前一个阶段的旋涂速度为1000rpm，时间为10s；后一个阶段的旋涂速度为4000rpm，时间为30s；
[0048]
s5、将浓度为80mg ml-1
的spiro-meotad的氯苯溶液旋涂到上述吸光层4的表面，静置20h，得到60nm厚的空穴传输层5，其中旋涂速度为2500rpm，时间为30s；
[0049]
s6、将金真空蒸镀到上述空穴传输层5的表面，蒸金电流为120a，真空度为8
×
10-4
pa，时间为60s，得到厚度为80nm的金电极。
[0050]
对本实施例制得的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池进行生物降解测试，图2为其生物降解过程的光学图片，由图2可知，该电池在10000u ml-1
脂肪酶的水溶液中7天便可完全降解，说明该电池具有良好的生物降解性能。
[0051]
对本实施例制得的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池进行光电性能测试，电流密度-电压曲线如图3所示，由图3可知，在am1.5，100mw/cm2标准光强的照射下，太阳能电池样品的开路电压为1.08v，短路电流密度为23.30ma/cm2，填充因子为0.69，转换效率为17.51％。
[0052]
实施例2
[0053]
本发明提出的一种所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0054]
s1、在60℃的条件下，将14mmol的二水合醋酸锌粉末分散在100ml持续搅拌的乙醇中得到溶液a；将30mmol的koh溶解于60ml的乙醇中得到溶液b；将溶液b在30min之内逐滴加入50℃的溶液a中，在40℃的条件下搅拌2h，停止加热，冷却至室温，过滤，将滤液静置48h得到混合溶液；取0.1ml的上述混合溶液旋涂到玻璃基底上，将其在120℃的条件下加热20min，在玻璃基底表面形成zno牺牲层得到涂覆基底；用o2等离子体预处理涂覆基底上的zno牺牲层30min，取另一玻璃基底，将其与涂覆基底呈一定夹角放置，将涂覆基底加热至50℃，取5μl的浓度为0.2mg/ml的纳米银的乙醇溶液滴加至呈一定夹角放置的玻璃基底与涂覆基底形成的空隙中，滴加完毕后控制涂覆基底向与夹角的开口方向相反的方向移动形成工作电极层2，移动速度为200μms-1
；
[0055]
s2、在100℃的条件下，将摩尔量之比为1：4的丙三醇和癸二酸混合，在氮气氛围下反应1h，反应结束之后将压力调至50mbar，并且维持24h，冷却至室温之后得到聚癸二酸甘油酯预聚物；将六亚甲基二异氰酸酯逐滴加入浓度为2000mg/ml的聚癸二酸甘油酯预聚物的dmf溶液中，并维持六亚甲基二异氰酸酯与聚癸二酸甘油酯预聚物之间的摩尔比为1：4，得到基底液；取60μl上述基底液旋涂在s1制备的工作电极层2上，在40℃的条件下真空烘干4天形成高分子基衬底1，浸入质量分数为5wt％的柠檬酸溶液中10h，溶解zno牺牲层移除涂覆基底；
[0056]
s3、将浓度为10wt％的sno2溶胶水溶液用去离子水稀释至浓度为2wt％，搅拌均匀之后，旋涂到工作电极层2的表面，随后在80℃的条件下加热50min，得到30nm厚的电子传输
层3；其中旋涂速度为500rpm，时间为80s；
[0057]
s4、将400mg pbi2、60mg pbbr2、100mg fai和15mg mabr溶解于0.5ml体积比为2：1的dmf和dmso的混合溶剂中，得到钙钛矿的前驱体溶液，随后将钙钛矿的前驱体溶液旋涂到电子传输层3的表面，在旋涂过程结束前的5s，注入50μl的氯苯到其表面，旋涂过程结束后，在100℃的热台上加热30min，得到600nm厚的钙钛矿吸光层4，其中旋涂过程包括两个阶段，前一个阶段的旋涂速度为500rpm，时间为15s；后一个阶段的旋涂速度为4000rpm，时间为25s；
[0058]
s5、将浓度为100mg ml-1
的spiro-meotad的氯苯溶液旋涂到上述吸光层4的表面，静置28h，得到80nm厚的空穴传输层5，其中旋涂速度为4000rpm，时间为30s；
[0059]
s6、将金真空蒸镀到上述空穴传输层5的表面，蒸金电流为130a，真空度为8
×
10-4
pa，时间为80s，得到厚度为100nm的金电极6。
[0060]
对本实施例制得的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池进行弯曲性能测试，如图4所示，由图4可知，初始样品的转换效率为16.40％，在弯曲半径达到3.2mm后，转换效率仍能达到11.18％。
[0061]
图5为本发明可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法中s1和s2交叉垂直排列的银纳米线工作电极层2的制备过程示意图。如图5所示，刚性基底(玻璃基底)固定，涂覆基底向左侧移动，一步制得交叉垂直排列的银纳米线ag nws电极。
[0062]
图6为本实施例制得的可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池中交叉垂直排列的银纳米线工作电极层2的光学照片图，可以看出，工作电极层2中的银纳米线交叉垂直排列且具有较高的光学透过率。
[0063]
实施例3
[0064]
本发明提出的一种可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的高分子基衬底1、工作电极层2、电子传输层3、吸光层4和空穴传输层5，以及位于所述空穴传输层5上的对电极6；其中，所述高分子基衬底1为可生物降解的pgsu薄膜，所述工作电极层2由交叉垂直排列的银纳米线制成；所述吸光层4由具有钙钛矿结构的有机无机杂化光伏材料(fapbi3)
0.85
(mapbbr3)
0.15
制成；所述高分子基衬底1的厚度为10mm，透过率为70％；所述工作电极层2的厚度为500nm，透过率为80％；所述电子传输层3由无机材料sno2制成，其厚度为100nm；所述吸光层4的厚度为50nm；所述空穴传输层5由spiro-ometad制成，其厚度为10nm；所述对电极6为金电极，其厚度为300nm。
[0065]
本发明还提出的所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0066]
s1、在80℃的条件下，将12mmol的二水合醋酸锌粉末分散在120ml持续搅拌的乙醇中得到溶液a；将10mmol的koh溶解于90ml的乙醇中得到溶液b；将溶液b在10min之内逐滴加入60℃的溶液a中，在60℃的条件下搅拌4h，停止加热，冷却至室温，过滤，将滤液静置24h得到混合溶液；取0.3ml的上述混合溶液旋涂到玻璃基底上，将其在80℃的条件下加热50min，在玻璃基底表面形成zno牺牲层得到涂覆基底；用o2等离子体预处理涂覆基底上的zno牺牲层5min，取另一玻璃基底，将其与涂覆基底呈一定夹角放置，将涂覆基底加热至50℃，取100μl的浓度为0.2mg/ml的纳米银的乙醇溶液滴加至呈一定夹角放置的玻璃基底与涂覆基底形成的空隙中，滴加完毕后控制涂覆基底向与夹角的开口方向相反的方向移动形成工作电
极层2，移动速度为200μms-1
；
[0067]
s2、在110℃的条件下，将摩尔量之比为1：3的丙三醇和癸二酸混合，在氮气氛围下反应1h，反应结束之后将压力调至50mbar，并且维持24h，冷却至室温之后得到聚癸二酸甘油酯预聚物；将六亚甲基二异氰酸酯逐滴加入浓度为2000mg/ml的聚癸二酸甘油酯预聚物的dmf溶液中，并维持六亚甲基二异氰酸酯与聚癸二酸甘油酯预聚物之间的摩尔比为1：4，得到基底液；取40μl上述基底液旋涂在s1制备的工作电极层2上，在40℃的条件下真空烘干4天形成高分子基衬底1，浸入质量分数为5wt％的柠檬酸溶液中10h，溶解zno牺牲层移除涂覆基底；
[0068]
s3、将质量分数为10wt％的sno2溶胶水溶液用去离子水稀释至浓度为4wt％，旋涂到s2产物的工作电极层2上，随后在80℃下加热50min形成电子传输层3；
[0069]
s4、将400mg pbi2、80mg pbbr2、100mg fai和30mg mabr溶解于0.5ml体积比为5：1的dmf和dmso的混合溶剂中，得到钙钛矿的前驱体溶液，随后将钙钛矿的前驱体溶液旋涂到电子传输层3的表面，在旋涂结束前的5s注入100μl的氯苯，旋涂过程结束后，在120℃下加热10min，得到吸光层4；
[0070]
s5、将浓度为80mg ml-1
mg的spiro-meotad的氯苯溶液旋涂到吸光层4的表面，旋涂结束后静置28h，得到空穴传输层5；
[0071]
s6、将对电极6材料蒸镀到上述空穴传输层5的表面得到对电极6；
[0072]
在s1中，所述夹角的角度为5度；
[0073]
在s1-s6的旋涂过程中，所述旋涂的旋转转速均为4000rpm，旋涂时间均为20s；在s6中，所述蒸镀的工艺参数如下：电流为140a，时间为200s，真空度为8
×
10-4
pa。
[0074]
实施例4
[0075]
本发明提出的一种可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的高分子基衬底1、工作电极层2、电子传输层3、吸光层4和空穴传输层5，以及位于所述空穴传输层5上的对电极6；其中，所述高分子基衬底1为可生物降解的pgsu薄膜，所述工作电极层2由交叉垂直排列的银纳米线制成；所述吸光层4由具有钙钛矿结构的有机无机杂化光伏材料(fapbi3)
0.85
(mapbbr3)
0.15
制成；所述高分子基衬底1的厚度为0.1mm，透过率为95％；所述工作电极层2的厚度为50nm，透过率为95％；所述电子传输层3由无机材料sno2制成，其厚度为5nm；所述吸光层4的厚度为800nm；所述空穴传输层5由spiro-ometad制成，其厚度为80nm；所述对电极6为银电极，其厚度为10nm。
[0076]
本发明还提出的所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0077]
s1、在60℃的条件下，将13mmol的二水合醋酸锌粉末分散在200ml持续搅拌的乙醇中得到溶液a；将30mmol的koh溶解于60ml的乙醇中得到溶液b；将溶液b在30min之内逐滴加入50℃的溶液a中，在50℃的条件下搅拌3h，停止加热，冷却至室温，过滤，将滤液静置48h得到混合溶液；取0.1ml的上述混合溶液旋涂到玻璃基底上，将其在120℃的条件下加热20min，在玻璃基底表面形成zno牺牲层得到涂覆基底；用o2等离子体预处理涂覆基底上的zno牺牲层30min，取另一玻璃基底，将其与涂覆基底呈一定夹角放置，将涂覆基底加热至70℃，取5μl的浓度为0.05mg/ml的纳米银的乙醇溶液滴加至呈一定夹角放置的玻璃基底与涂覆基底形成的空隙中，滴加完毕后控制涂覆基底向与夹角的开口方向相反的方向移动形成
工作电极层2，移动速度为50μms-1
；
[0078]
s2、在150℃的条件下，将摩尔量之比为1：4的丙三醇和癸二酸混合，在氮气氛围下反应4h，反应结束之后将压力调至1mbar，并且维持72h，冷却至室温之后得到聚癸二酸甘油酯预聚物；将六亚甲基二异氰酸酯逐滴加入浓度为1000mg/ml的聚癸二酸甘油酯预聚物的dmf溶液中，并维持六亚甲基二异氰酸酯与聚癸二酸甘油酯预聚物之间的摩尔比为1：8，得到基底液；取10μl上述基底液旋涂在s1制备的工作电极层2上，在60℃的条件下真空烘干2天形成高分子基衬底1，浸入质量分数为20wt％的柠檬酸溶液中5h，溶解zno牺牲层移除涂覆基底；
[0079]
s3、将质量分数为20wt％的sno2溶胶水溶液用去离子水稀释至浓度为2wt％，旋涂到s2产物的工作电极层2上，随后在120℃下加热10min形成电子传输层3；
[0080]
s4、将600mg pbi2、60mg pbbr2、200mg fai和15mg mabr溶解于2ml体积比为2：1的dmf和dmso的混合溶剂中，得到钙钛矿的前驱体溶液，随后将钙钛矿的前驱体溶液旋涂到电子传输层3的表面，在旋涂结束前的15s注入50μl的氯苯，旋涂过程结束后，在150℃下加热30min，得到吸光层4；
[0081]
s5、将浓度为100mg ml-1
的spiro-meotad的氯苯溶液旋涂到吸光层4的表面，旋涂结束后静置20h，得到空穴传输层5；
[0082]
s6、将对电极6材料蒸镀到上述空穴传输层5的表面得到对电极6；
[0083]
在s1中，所述夹角的角度为20度；
[0084]
在s1-s6的旋涂过程中，所述旋涂的旋转转速均为500rpm，旋涂时间均为80s；在s6中，所述蒸镀的工艺参数如下：电流为100a，时间为10s，真空度为8
×
10-4
pa。
[0085]
实施例5
[0086]
本发明提出的一种可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的高分子基衬底1、工作电极层2、电子传输层3、吸光层4和空穴传输层5，以及位于所述空穴传输层5上的对电极6；其中，所述高分子基衬底1为可生物降解的pgsu薄膜，所述工作电极层2由交叉垂直排列的银纳米线制成；所述吸光层4由具有钙钛矿结构的有机无机杂化光伏材料(fapbi3)
0.85
(mapbbr3)
0.15
制成；所述高分子基衬底1的厚度为0.8mm，透过率为70％；所述工作电极层2的厚度为200nm，透过率为95％；所述电子传输层3由无机材料sno2制成，其厚度为85nm；所述吸光层4的厚度为600nm；所述空穴传输层5由spiro-ometad制成，其厚度为60nm；所述对电极6为金电极，其厚度为100nm。
[0087]
本发明还提出的一种所述可生物降解柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0088]
s1、在60℃的条件下，将14mmol的二水合醋酸锌粉末分散在100ml持续搅拌的乙醇中得到溶液a；将20mmol的koh溶解于80ml的乙醇中得到溶液b；将溶液b在15min之内逐滴加入80℃的溶液a中，在80℃的条件下搅拌2h，停止加热，冷却至室温，过滤，将滤液静置40h得到混合溶液；取0.2ml的上述混合溶液旋涂到玻璃基底上，将其在100℃的条件下加热35min，在玻璃基底表面形成zno牺牲层得到涂覆基底；用o2等离子体预处理涂覆基底上的zno牺牲层20min，取另一玻璃基底，将其与涂覆基底呈一定夹角放置，将涂覆基底加热至58℃，取55μl的浓度为0.13mg/ml的纳米银的乙醇溶液滴加至呈一定夹角放置的玻璃基底与涂覆基底形成的空隙中，滴加完毕后控制涂覆基底向与夹角的开口方向相反的方向移动形
成工作电极层2，移动速度为70μms-1
；
[0089]
s2、在150℃的条件下，将摩尔量之比为1：1的丙三醇和癸二酸混合，在氮气氛围下反应2h，反应结束之后将压力调至35mbar，并且维持30h，冷却至室温之后得到聚癸二酸甘油酯预聚物；将六亚甲基二异氰酸酯逐滴加入浓度为1200mg/ml的聚癸二酸甘油酯预聚物的dmf溶液中，并维持六亚甲基二异氰酸酯与聚癸二酸甘油酯预聚物之间的摩尔比为1：6，得到基底液；取55μl上述基底液旋涂在s1制备的工作电极层2上，在80℃的条件下真空烘干1天形成高分子基衬底1，浸入质量分数为10wt％的柠檬酸溶液中6h，溶解zno牺牲层移除涂覆基底；
[0090]
s3、将质量分数为10wt％的sno2溶胶水溶液用去离子水稀释至浓度为3wt％，旋涂到s2产物的工作电极层2上，随后在90℃下加热40min形成电子传输层3；
[0091]
s4、将400mg pbi2、60mg pbbr2、100mg fai和15mg mabr溶解于1ml体积比为2：1的dmf和dmso的混合溶剂中，得到钙钛矿的前驱体溶液，随后将钙钛矿的前驱体溶液旋涂到电子传输层3的表面，在旋涂结束前的10s注入50μl的氯苯，旋涂过程结束后，在100℃下加热22min，得到吸光层4；
[0092]
s5、将浓度为90mg ml-1
的spiro-meotad的氯苯溶液旋涂到吸光层4的表面，旋涂结束后静置24h，得到空穴传输层5；
[0093]
s6、将对电极6材料蒸镀到上述空穴传输层5的表面得到对电极6；
[0094]
在s1中，所述夹角的角度为10度；在s1-s6的旋涂过程中，所述旋涂的旋转转速均为1000rpm，旋涂时间均为60s；在s6中，所述蒸镀的工艺参数如下：真空度为8
×
10-4
pa，电流为130a，时间为80s。
[0095]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。