一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法与流程

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1.本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

2.近年来，环境污染和能源短缺问题成为世界关注的焦点，为了解决全球性的能源危机和环境恶化问题，寻可持续利用的绿能源成为当务之急。太阳能以其储量高、分布广、可再生、无污染等特点被认为是解决能源短缺和环境污染问题的关键。太阳能电池是利用太阳能的有效方式，其基本原理是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能。钙钛矿太阳能电池(psc)是一种新型太阳能电池，具有制造成本低和光电转换效率高等显著优点。在短短的十余年内，钙钛矿太阳能电池的效率从3.8％提升至25％以上，显示出具有巨大的潜力。钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的衬底、第一电极层、第一载流子传输层、钙钛矿层、第二载流子传输层和第二电极层，钙钛矿层靠近衬底的一侧表面为钙钛矿层的下界面，钙钛矿层远离衬底的一侧表面为钙钛矿层的上界面。
3.然而，现有方法制备得到的钙钛矿太阳能电池中，钙钛矿层的界面处存在很多界面缺陷例如晶界、位错、碘空位等，上述界面缺陷的存在形成了载流子复合中心，影响了载流子传输，降低了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于如何提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，从而提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
5.本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：提供衬底；在所述衬底的一侧表面依次形成第一电极层和空穴传输层；在所述空穴传输层背离所述衬底的一侧表面形成mai层，所述mai层的厚度为5nm-30nm；采用真空共蒸工艺在所述mai层背离所述衬底的一侧表面沉积pbi2、csx和fai，x为碘元素、溴元素、氯元素中的至少一种，得到钙钛矿中间层；对所述钙钛矿中间层进行退火，所述钙钛矿中间层形成本体钙钛矿层，所述mai层形成过渡钙钛矿层；在所述本体钙钛矿层背离所述衬底的一侧表面形成电子传输层。
6.可选的，形成所述mai层的工艺包括旋涂法、涂布法或真空蒸镀法。
7.可选的，采用真空蒸镀法形成所述mai层。
8.可选的，所述mai层的形成速率为
9.可选的，采用真空蒸镀法形成所述mai层的工艺参数包括：沉积腔室的真空度为1
×
10-3
pa-3
×
10-3
pa，mai蒸发源的温度为80℃-300℃。
10.可选的，采用真空蒸镀法形成所述mai层的工艺参数还包括：所述衬底的温度为20℃-30℃。
11.可选的，所述钙钛矿中间层的形成速率为
12.可选的，采用真空共蒸工艺形成所述钙钛矿中间层的工艺参数包括：pbi2蒸发源
的温度为300℃-450℃，csi蒸发源的温度为450℃-550℃，csbr蒸发源的温度为400℃-500℃，cscl蒸发源的温度为400℃-500℃，fai蒸发源的温度为150℃-250℃，沉积腔室的真空度为6
×
10-3
pa-8
×
10-3
pa。
13.可选的，采用真空共蒸工艺形成所述钙钛矿中间层的工艺参数还包括：所述衬底的温度为20℃-30℃。
14.可选的，所述退火温度为140℃-160℃，退火时间为10min-20min。
15.可选的，所述本体钙钛矿层的厚度为100nm-600nm。
16.可选的，所述本体钙钛矿层的厚度为400nm-600nm。
17.可选的，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法还包括：在所述电子传输层背离所述衬底的一侧形成第二电极层，所述空穴传输层、电子传输层和第二电极层均采用真空蒸镀工艺制备。
18.本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池，采用上述钙钛矿太阳能电池的制备方法制备。
19.本发明技术方案，具有如下优点：
20.1.本发明提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法，一方面，通过在空穴传输层的表面形成具有较小厚度的mai层，使mai层能够与沉积至其上的pbi2发生反应，从而在退火之后形成过渡钙钛矿层mapbi3，且过渡钙钛矿层mapbi3与主体钙钛矿层cs
x
fa
1-x
pbi3具有良好的接触效果，过渡钙钛矿层mapbi3的最低未占据分子轨道(lumo)能级位于主体钙钛矿层cs
x
fa
1-x
pbi3的最低未占据分子轨道(lumo)能级与空穴传输层的导带底(cbm)或最低未占据分子轨道(lumo)能级之间，能级更加匹配，从而使空穴的传输更加顺畅，提高了空穴的传输效率，进而提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。另一方面，通过真空共蒸工艺制备得到的主体钙钛矿层不仅平整致密，还具有较高的均匀性，这控制了主体钙钛矿层上界面的缺陷量，即使不对主体钙钛矿层的上界面进行钝化也能保证钙钛矿太阳能电池具有良好的光电性能，节省了制备工艺，有利于实现产业化。同时，在主体钙钛矿层具有较少缺陷的基础上不对主体钙钛矿层的上界面进行钝化，有利于载流子传输，从而一定程度上提高了钙钛矿太阳能电池的性能。
21.2.本发明提供的钙钛矿太阳能电池，过渡钙钛矿层mapbi3的最低未占据分子轨道(lumo)能级位于主体钙钛矿层csxfa
1-x
pbi3的最低未占据分子轨道(lumo)能级与空穴传输层的导带底(cbm)或最低未占据分子轨道(lumo)能级之间，能级更加匹配，从而使空穴的传输更加顺畅，提高了空穴的传输效率，进而提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例制备得到的大面积主体钙钛矿层的局部sem扫描图像；
24.图2为溶液法制备得到的大面积钙钛矿层的局部sem扫描图像。
具体实施方式
25.参见图1，本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：提供衬底；在所述衬底的一侧表面依次形成第一电极层和空穴传输层；在所述空穴传输层背离所述衬底的一侧表面形成mai(甲胺碘)层，所述mai层的厚度为5nm-30nm；采用真空共蒸工艺在所述mai层背离所述衬底的一侧表面沉积pbi2(碘化铅)、csx(卤化铯)和fai(甲脒碘)，x为碘元素、溴元素、氯元素中的至少一种，得到钙钛矿中间层；对所述钙钛矿中间层进行退火，所述钙钛矿中间层形成本体钙钛矿层，所述mai层形成过渡钙钛矿层；在所述本体钙钛矿层背离所述衬底的一侧表面形成电子传输层。
26.上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，针对钙钛矿层下界面：通过在空穴传输层的表面形成具有较小厚度的mai层，使mai层能够与沉积至其上的pbi2发生反应，从而在退火之后形成过渡钙钛矿层mapbi3，且过渡钙钛矿层mapbi3与主体钙钛矿层cs
x
fa
1-x
pbi3具有良好的接触效果；过渡钙钛矿层mapbi3的最低未占据分子轨道(lumo)能级位于主体钙钛矿层cs
x
fa
1-x
pbi3的最低未占据分子轨道(lumo)能级与空穴传输层的导带底(cbm)或最低未占据分子轨道(lumo)能级之间，能级更加匹配，从而使空穴的传输更加顺畅，提高了空穴的传输效率，进而提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
27.针对钙钛矿层上界面：通过真空共蒸工艺制备得到的主体钙钛矿层不仅平整致密，还具有较高的均匀性，这控制了主体钙钛矿层上界面的缺陷量，即使不对主体钙钛矿层的上界面进行钝化也能保证钙钛矿太阳能电池具有良好的光电性能，节省了制备工艺，有利于实现产业化。具体的，图1为本实施例制备得到的大面积主体钙钛矿层上界面的局部sem扫描图像，图2为常规溶液法制备得到的大面积钙钛矿层上界面的局部sem扫描图像，由图1-图2对比可知，常规溶液法制备得到的大面积钙钛矿层表面粗糙且具有较多的针孔，真空蒸镀工艺制备的得到的大面积主体钙钛矿层致密且基本无针孔，即，真空蒸镀工艺制备得到的大面积主体钙钛矿层上界面具有更少的缺陷。
28.需要理解的是，现有技术通常在钙钛矿层的上界面处形成钝化层(如ki层)，以提高钙钛矿太阳能电池的光电性能。虽然位于上界面的钝化层能够钝化缺陷，但是会一定程度上阻碍了载流子传输，在主体钙钛矿层具有较少缺陷的基础上不对主体钙钛矿层的上界面进行钝化，有利于载流子传输，从而一定程度上提高了钙钛矿太阳能电池的性能。
29.需要理解的是，mai层溶于钙钛矿前驱体溶液，因此采用溶液法进行钙钛矿层的制备无法制备得到过渡钙钛矿层。
30.下面对钙钛矿太阳能电池的制备方法进行清楚完整的描述。其中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.步骤s1、提供衬底。
32.具体的，所述衬底的材料包括但不限于玻璃。所述衬底可以具有较小面积，也可以具有较大面积如(10cm～240cm)
×
(10cm～240cm)；示例性的，当制备大面积钙钛矿太阳能电池时，所述衬底的面积可以为10cm
×
10cm、120cm
×
60cm、120cm
×
120cm、120cm
×
240cm或240cm
×
240cm。
33.步骤s2、在衬底的一侧表面形成第一电极层。
34.具体的，在衬底的一侧表面形成第一电极层的工艺包括但不限于磁溅射工艺或化学气相沉积工艺；第一电极层的材料包括但不限于掺氟氧化锡(fto)或氧化铟锡(ito)。需
要理解的是，当衬底采用玻璃，第一电极层的材料的材料为fto或ito时，可以直接采用商用的fto导电玻璃、ito导电玻璃。
35.步骤s3、在第一电极层背离所述衬底的一侧表面形成空穴传输层。
36.具体的，形成所述空穴传输层的方法包括但不限于旋涂法、刮涂法、喷涂法、真空蒸镀法、磁控溅射法。制备方法可以根据空穴传输层的材料等进行选择。空穴传输层的材料包括但不限于硫氰酸亚铜、ptaa(聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺])、氧化镍，空穴传输层的厚度为常规厚度。
[0037]
步骤s4、在所述空穴传输层背离所述衬底的一侧表面形成mai(甲胺碘)层。
[0038]
具体的，所述mai层的厚度为5nm-30nm；示例性的，所述mai层的厚度可以为5nm、8nm、10nm、13nm、15nm、18nm、20nm、23nm、25nm、28nm、30nm。mai层过薄，则无法将未参与生成主体钙钛矿层的pbi2完全反应掉，导致过渡钙钛矿层之间和主体钙钛矿层之间存在残余pbi2，残余pbi2的存在会形成载流子复合中心，从而阻碍载流子的传输，进而导致钙钛矿太阳能电池的性能较差；mai层过厚，则其与未参与生成主体钙钛矿层的pbi2发生反应生成过渡钙钛矿层之后，过渡钙钛矿层与空穴传输层之间存在残余mai，残余mai的存在也会形成载流子复合中心，从而阻碍载流子的传输，进而导致钙钛矿太阳能电池的性能较差。通过将mai层的厚度限定为上述范围，使得在形成过渡钙钛矿层的同时，不存在残余pbi2和残余mai以阻碍载流子的传输，从而保证了钙钛矿太阳能电池的性能。
[0039]
进一步地，形成所述mai层的工艺包括但不限于旋涂法、涂布法或真空蒸镀法。
[0040]
优选的，采用真空蒸镀法形成所述mai层，这有利于实现工业化生产。具体的，采用真空蒸镀法形成所述mai层的过程中，mai蒸发源位于有机腔室内的蒸发舟上，基片位于沉积腔室内的基片载台上，基片载台具有镂空结构，以使基片中的空穴传输层朝向有机腔室，沉积腔室与有机腔室之间的阀门打开，沉积腔室与有机腔室连通且处于高温真空状态，从而使来自有机腔室的mai蒸气分子沉积至空穴传输层表面。通过调控mai蒸发源的温度和沉积腔室的真空度以调控mai层的沉积速率，通过控制mai层的沉积速率和沉积时间以调控mai层的厚度。
[0041]
具体的，所述mai层的形成速率为示例性的，所述mai层的形成速率可以为或需要理解的是，mai层沉积过慢，则沉积时间较长，生产效率较低；mai层沉积过快，则无法保证mai层的沉积质量；通过将mai层的沉积速率限定为上述数值，能够在保证沉积效率的同时，保证mai层的沉积质量，有利于mai层的沉积均匀性。
[0042]
进一步地，沉积腔室的真空度为1
×
10-3
pa-3
×
10-3
pa，mai蒸发源的温度为80℃-300℃。示例性的，所述沉积腔室的真空度可以为1
×
10-3
pa、1.5
×
10-3
pa、2
×
10-3
pa、2.5
×
10-3
pa或3
×
10-3
pa；mai蒸发源的温度可以为80℃、100℃、120℃、140℃、160℃、180℃、200℃、220℃、240℃、260℃、280℃或300℃。
[0043]
进一步地，在用真空蒸镀法形成所述mai层的过程中，所述衬底的温度为20℃-30℃。示例性的，所述衬底的温度可以为20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃，通过控制基底载台的温度来调控衬底的温度。
[0044]
步骤s5、采用真空共蒸工艺在所述mai层背离所述衬底的一侧表面沉积pbi2、csx和fai(甲脒碘)，csx为csi、csbr、cscl的至少一种，得到钙钛矿中间层。
[0045]
具体的，采用真空蒸镀法形成钙钛矿中间层的过程中，基片位于沉积腔室内的基片载台上，基片载台具有镂空结构，基片中的mai层朝向有机腔室，所述有机腔室内设置有至少三个蒸发舟，分别承载有pbi2蒸发源、csx蒸发源和fai蒸发源，沉积腔室与有机腔室之间的阀门打开，沉积腔室与有机腔室连通且处于高温真空状态，从而使来自有机腔室的pbi2蒸气分子、csx蒸气分子和fai蒸气分子沉积至mai层表面。通过调控pbi2蒸发源、csx蒸发源和fai蒸发源的温度和沉积腔室的真空度以调控钙钛矿中间层的形成速率，通过控制钙钛矿中间层的沉积速率和沉积时间以调控钙钛矿中间层的厚度，通过控制不同蒸发源的蒸发速率调控主体钙钛矿层的组分。
[0046]
具体的，所述钙钛矿中间层的形成速率为示例性的，所述钙钛矿中间层的形成速率可以为或需要理解的是，钙钛矿中间层的形成速率过慢，则沉积时间较长，生产效率较低；钙钛矿中间层的形成速率过快，则无法保证pbi2蒸气分子、csx蒸气分子和fai蒸气分子的沉积均匀性，进而无法保证后续生成的主体钙钛矿层的均匀性；通过将钙钛矿中间层的形成速率限定为上述数值，能够在保证沉积效率的同时，保证了主体钙钛矿层的均匀性。
[0047]
进一步地，pbi2蒸发源的温度为350℃-450℃，csi蒸发源的温度为450℃-550℃，csbr蒸发源的温度为400℃-500℃，cscl蒸发源的温度为400℃-500℃，fai蒸发源的温度为150℃-250℃，沉积腔室的真空度为6
×
10-3
pa-8
×
10-3
pa。示例性的，pbi2蒸发源的温度可以为350℃、375℃、400℃、425℃或450℃，csi蒸发源的温度可以为450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃，csbr蒸发源的温度可以为400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃，cscl蒸发源的温度可以为400℃、425℃、450℃、475℃或500℃，fai蒸发源的温度可以为150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃或250℃，沉积腔室的真空度可以为6
×
10-3
pa、6.5
×
10-3
pa、7
×
10-3
pa、7.5
×
10-3
pa或8
×
10-3
pa。
[0048]
进一步地，在形成所述钙钛矿中间层的过程中，所述衬底的温度为20℃-30℃。示例性的，所述衬底的温度可以为20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃，通过控制基底载台的温度来调控衬底的温度。需要理解的是，衬底的温度过低，则fai蒸气分子易紧密附着在mai层表面，使位于mai层表面的fai较为致密，导致pbi2难以与mai层以及位于mai层表面的致密fai混合均匀，不仅不利于形成过渡钙钛矿层，也导致形成的主体钙钛矿层的组分不均匀且具有微小孔洞，具有较差的质量，从而导致钙钛矿太阳能电池的性能较差；衬底的温度过高，则fai蒸气分子不易附着在mai层表面，而附着在mai层表面的fai也呈疏松状分布且沉积量不足，导致后后续退火后残留大量未参加反应的pbi2，生成的主体钙钛矿层的质量较差，从而导致钙钛矿太阳能电池的性能较差。通过限定衬底温度为上述范围，保证了过渡钙钛矿层和主体钙钛矿层的质量，保证了钙钛矿太阳能电池的性能。
[0049]
步骤s6、对所述钙钛矿中间层进行退火，所述钙钛矿中间层形成本体钙钛矿层，所述mai层形成过渡钙钛矿层。
[0050]
具体的，将基片从沉积腔室取出，转移至退火炉等退火设备进行退火。所述退火温度为140℃-160℃，退火时间为10min-20min。所述退火温度可以为140℃、145℃、150℃、155℃或160℃，退火时间可以为10min、12.5min、15min、17.5min或20min，退火温度越高，时间
则越短。
[0051]
具体的，制备得到的本体钙钛矿层的厚度为100nm-600nm；示例性的，本体钙钛矿层的厚度可以为100nm、150nm、200nm、250nm、300nm、350nm、400nm、450nm、500nm、550nm或600nm。优选的，所述本体钙钛矿层的厚度为400nm-600nm。
[0052]
步骤s7、在所述本体钙钛矿层背离所述衬底的一侧表面形成电子传输层，所述电子传输层与所述本体钙钛矿层接触。
[0053]
具体的，形成所述电子传输层的方法包括但不限于旋涂法、涂布法、真空蒸镀法、磁控溅射法。制备方法可以根据电子传输层的材料等进行选择。电子传输层的材料包括但不限于pcbm富勒烯衍生物、c
60
。
[0054]
步骤s8、在电子传输层背离所述衬底的一侧形成第二电极层，得到钙钛矿太阳能电池。
[0055]
具体的，形成第二电极层的方法包括但不限于真空蒸镀法；所述第二电极层的材料包括但不限于金、银、铝。
[0056]
作为一种优选的实施方式，所述空穴传输层、电子传输层和第二电极层均采用真空蒸镀工艺制备。空穴传输层、mai层、钙钛矿中间层、电子传输层和第二电极层均采用真空蒸镀工艺制备，实现了全产线真空蒸镀制备钙钛矿太阳能电池，有利于实现产业化。
[0057]
本实施例还提供一种钙钛矿太阳能电池，采用上述钙钛矿太阳能电池的制备方法制备。所述钙钛矿太阳能电池具有上述钙钛矿太阳能电池的制备方法的全部优点，在此不再赘述。
[0058]
下面提供具体的实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0059]
实施例1
[0060]
本实施例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0061]
提供尺寸为10cm
×
10cm的ito导电玻璃；
[0062]
采用刮涂法在ito导电玻璃的ito层上沉积硫氰酸亚铜作为空穴传输层；
[0063]
采用真空蒸镀工艺在空穴传输层表面形成mai层；具体的，将基片转移至真空共蒸发设备的基片载台上，并送入真空共蒸发设备的准备腔室，关闭准备腔室的外侧阀门；对准备腔室抽真空，抽至准备腔室与沉积腔室的真空度相同，沉积腔室的真空度为3
×
10-3
pa，打开沉积腔室与准备腔室之间的阀门，基片转移至沉积腔室，随后关闭沉积腔室与准备腔室之间的阀门；打开沉积腔室与有机腔室之间的阀门，mai蒸发源的温度为80℃，基片载台的温度为30℃，mai的沉积速率为在空穴传输层表面沉积5nm厚的mai，随后降低mai蒸发源的温度以停止mai的沉积；
[0064]
采用真空蒸发工艺在mai层表面形成钙钛矿中间层；具体的，有机腔室还包括pbi2蒸发源、csx蒸发源和fai蒸发源，mai停止沉积之后，调节沉积腔室的真空度至8
×
10-3
pa，并升高pbi2蒸发源、csx蒸发源和fai蒸发源的温度，pbi2蒸发源的温度为360℃，csi蒸发源的温度为500℃，fai蒸发源的温度为200℃，使pbi2蒸气、fai蒸气和csi蒸气均沉积至mai层表面，至钙钛矿中间层的厚度达到500nm，钙钛矿中间层的形成速率为降低pbi2蒸发源、
蒸发源、csx蒸发源和fai蒸发源，mai停止沉积之后，调节沉积腔室的真空度至5
×
10-3
pa，并升高pbi2蒸发源、csx蒸发源和fai蒸发源的温度，pbi2蒸发源的温度为350℃，csbr蒸发源的温度为450℃，fai蒸发源的温度为200℃，使pbi2蒸气、fai蒸气和csbr蒸气均沉积至mai层表面，至钙钛矿中间层的厚度达到550nm，钙钛矿中间层的形成速率为降低pbi2蒸发源、csx蒸发源和fai蒸发源的温度，并将基片从真空共蒸发设备中取出；
[0081]
对所述钙钛矿中间层进行退火；具体的，将基片从真空共蒸发设备中取出后立即转移至退火炉中150℃退火15min；
[0082]
采用真空蒸发工艺依次沉积20nm厚的pcbm作为电子传输层以及50nm厚的ag电极，得到钙钛矿太阳能电池。
[0083]
对比例1
[0084]
本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：在形成空穴传输层之后，直接进行钙钛矿层的制备，而不形成mai层。
[0085]
对比例2
[0086]
本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：mai层的厚度为1nm。
[0087]
对比例3
[0088]
本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：mai层的厚度为50nm。
[0089]
对比例4
[0090]
本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：在退火形成主体钙钛矿层之后，在主体钙钛矿层表面沉积1nm厚的ki作为钝化层，随后在ki层表面进行电子传输层的制备。
[0091]
对比例5
[0092]
本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：在退火形成主体钙钛矿层之后，在主体钙钛矿层表面沉积5nm厚的ki作为钝化层，随后在ki层表面进行电子传输层的制备。
[0093]
对比例6
[0094]
本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：在沉积钙钛矿中间层的过程中，基底载台的温度为10℃。
[0095]
对比例7
[0096]
本对比例提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其与实施例3提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法的区别在于：在沉积钙钛矿中间层的过程中，基底载台的温度为40℃。
[0097]
试验例1
[0098]
本试验例对实施例1-3以及对比例1-7制备得到的钙钛矿太阳能电池进行光电转换效率测试，测试数据如表1所示。其中，voc表示开路电压，isc表示短路电流，ff表示填充因子，pce表示光电转换效率。
[0099]
表1
[0100][0101][0102]
由实施例3与对比例1-3对比可知，在空穴传输层表面沉积适当厚度的mai层之后，再采用真空蒸镀工艺制备钙钛矿，能够提高钙钛矿太阳能电池的效率；
[0103]
由实施例3与对比例4-5对比可知，通过真空共蒸工艺制备得到的主体钙钛矿层具有较高的质量，因此相对于对主体钙钛矿层的上界面进行钝化，实施例3制备得到的钙钛矿太阳能电池具有更高的光电转换效率；
[0104]
由实施例3与对比例6-7对比可知，沉积钙钛矿中间层过程中的基底载台温度会影响钙钛矿太阳能电池的性能，基底载台温度处于适当温度能够保证钙钛矿太阳能电池具有较为优异的光电转换能力。
[0105]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底的一侧表面依次形成第一电极层和空穴传输层；在所述空穴传输层背离所述衬底的一侧表面形成mai层，所述mai层的厚度为5nm-30nm；采用真空共蒸工艺在所述mai层背离所述衬底的一侧表面沉积pbi2、csx和fai，x为碘元素、溴元素、氯元素中的至少一种，得到钙钛矿中间层；对所述钙钛矿中间层进行退火，所述钙钛矿中间层形成本体钙钛矿层，所述mai层形成过渡钙钛矿层；在所述本体钙钛矿层背离所述衬底的一侧表面形成电子传输层。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，形成所述mai层的工艺包括旋涂法、涂布法或真空蒸镀法。3.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用真空蒸镀法形成所述mai层；优选的，所述mai层的形成速率为4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用真空蒸镀法形成所述mai层的工艺参数包括：沉积腔室的真空度为1
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10-3
pa-3
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pa，mai蒸发源的温度为80℃-300℃；优选的，采用真空蒸镀法形成所述mai层的工艺参数还包括：所述衬底的温度为20℃-30℃。5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿中间层的形成速率为6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，采用真空共蒸工艺形成所述钙钛矿中间层的工艺参数包括：pbi2蒸发源的温度为300℃-450℃，csi蒸发源的温度为450℃-550℃，csbr蒸发源的温度为400℃-500℃，cscl蒸发源的温度为400℃-500℃，fai蒸发源的温度为150℃-250℃，沉积腔室的真空度为6
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pa-8
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pa；优选的，采用真空共蒸工艺形成所述钙钛矿中间层的工艺参数还包括：所述衬底的温度为20℃-30℃。7.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述退火温度为140℃-160℃，退火时间为10min-20min。8.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述本体钙钛矿层的厚度为100nm-600nm；优选的，所述本体钙钛矿层的厚度为400nm-600nm。9.根据权利要求1至8任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，还包括：在所述电子传输层背离所述衬底的一侧形成第二电极层，所述空穴传输层、电子传输层和第二电极层均采用真空蒸镀工艺制备。10.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用权利要求1至9任一项所述的钙钛矿太阳
能电池的制备方法制备。

技术总结

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，钙钛矿太阳能电池的制备方法包括：在衬底的一侧表面依次形成第一电极层和空穴传输层；在空穴传输层背离衬底的一侧表面形成MAI层；采用真空共蒸工艺在MAI层背离衬底的一侧表面沉积PbI2、CsX和FAI，得到钙钛矿中间层；对钙钛矿中间层进行退火，钙钛矿中间层形成本体钙钛矿层，MAI层形成过渡钙钛矿层。过渡钙钛矿层的形成使空穴的传输更加顺畅，提高了空穴的传输效率，进而提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。另一方面，通过真空共蒸工艺制备得到的主体钙钛矿层的上界面具有较少的缺陷，即使不对上界面进行钝化也能保证钙钛矿太阳能电池具有良好的光电性能，节省了制备工艺，有利于实现产业化。有利于实现产业化。