一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池领域。本发明采用甲酸铅与甲基碘化铵通过溶液法合成了CH3NH3PbI3薄膜作为太阳能电池的光吸收层，本发明对于铅源的纯度要求较低，相对容易获取且成本低廉；经试验证明，运用本发明制备工艺制得的钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率较高，最优效率可达18.4％。本发明与现有技术相比具有能耗低、成本低、高效率且容易大面积制备的优势，有利于加快钙钛矿太阳电池商业化的步伐，促进钙钛矿太阳电池大规模生产。

权利要求

1.一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：在透明导电玻璃沉积电子传输层的步骤，然后在所述电子传输层上沉积钙钛矿光吸收层的步骤，再在所述钙钛矿光吸收层上沉积空穴传输层的步骤，最后在所述空穴传输层上沉积金属电极层的步骤；

其特征在于，在所述电子传输层上沉积钙钛矿光吸收层的步骤为：

步骤A：将甲酸铅和甲基碘化铵溶解于有机试剂中搅拌混合，其中甲酸铅与甲基碘化铵的摩尔比在1∶2.5～1∶3.5范围内；混合均匀后进行过滤处理，配制得到钙钛矿前驱体溶液；

步骤B：将步骤A制得的钙钛矿前驱体溶液采用旋涂工艺在所述电子传输层表面形成薄膜；

步骤C：将旋涂得到的样品进行退火处理，即制得CH3NH3PbI3薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述甲酸铅的纯度不小于90％。

3.根据权利要求1所述的一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为DMF和DMSO形成的混合体系，具体地，所述混合体系中DMF的体积百分比80～95％，DMSO的体积百分比为5～20％。

4.根据权利要求1所述的一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤B中旋涂操作的工艺参数为：转速为2500～5000rpm，旋涂时间为20～60秒。

5.根据权利要求1所述的一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤C中退火处理的处理温度为100℃，处理时间为10～30分钟。

6.根据权利要求1所述的一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述CH3NH3PbI3薄膜的厚度为300nm～500nm。

说明书

一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

[0002] 现今以石油、煤炭、天然气等化石能源为代表的非可再生能源，由于储量有限、开发成本高并且在使用过程中容易造成环境污染等因素，愈发不能满足人们对于清洁可再生能源的需求。相较化石能源，太阳能因其储存量丰富、绿色环保且价格低廉等优势被誉为未来最具潜力代替化石能源的新型能源。而利用太阳能发电技术能够满足环境能源可持续发展的需求，成为了本领域的研究热点。

[0003] 太阳能电池基本工作原理是利用有机或者无机半导体光敏材料吸收太阳光光子的能量形成光生电子，通过光生电子的定向移动实现太阳能的光电转换。自太阳能电池发展以来，先后经历了第一代晶体硅太阳能电池、第二代薄膜太阳能电池和目前正在研究的第三代新材料新技术的新型电池，比如染料敏化电池、量子点电池、有机太阳能电池以及钙钛矿太阳能电池(Perovskite solar cell,PSC)。金属-卤化物钙钛矿经科学探索作为晶体材料，而后用于太阳能电池中并快速发展成为引领光伏技术的有力竞争者。2009年日本科学家发现一种金属-卤化物钙钛矿型吸光材料——CH3NH3PbI3，其禁带宽度为1.55eV，这一特性使得其在光伏领域具有良好的发展前景。

[0004] 目前，CH3NH3PbI3的主要合成方法是采用铅源和铵盐。常用的铅源包括：无机铅源碘化铅(PbI2)和有机铅源醋酸铅((CH3COO)2Pb)等。然而，上述两种铅源需要较高的纯度才能够制备得到高性能的钙钛矿太阳能电池光吸收层，而高纯度要求也就意味着相对高昂的成本。另一方面，PbI2的熔点约为402℃，无水(CH3COO)2Pb的熔点约为280℃。上述两种常用铅源的熔点均高于铵盐的熔点，如若采用真空气相沉积制备大面积钙钛矿太阳能电池，则会导致能耗过高。现有技术中制备CH3NH3PbI3材料所用铅源成为限制钙钛矿太阳能电池产业化发展的主要阻力，因此，亟需一种能够克服现有技术不足的方法。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于新有机铅源制备钙钛矿太阳能电池光吸收层的方法，解决了现有铅源制备钙钛矿太阳能电池光吸收层所存在能耗与成本过高的问题，有利于钙钛矿太阳能电池的产业化。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 一种基于新有机铅源的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括在透明导电玻璃沉积电子传输层的步骤，然后在所述电子传输层上沉积钙钛矿吸收层的步骤，再在所述钙钛矿吸收层上沉积空穴传输层的步骤，最后在所述空穴传输层上沉积金属电极层的步骤；其特征在于，在所述电子传输层上沉积钙钛矿吸收层的步骤为：

[0008] 步骤A：将甲酸铅和甲基碘化铵溶解于有机试剂中搅拌混合，混合均匀后进行过滤处理，配制得到钙钛矿前驱体溶液；

[0009] 步骤B：将步骤A制得的钙钛矿前驱体溶液采用旋涂工艺在所述电子传输层表面形成薄膜；

[0010] 步骤C：将旋涂得到的样品进行退火处理，即制得CH3NH3PbI3薄膜。

[0011] 进一步的是，本发明中甲酸铅的纯度不小于90％。

[0012] 进一步的是，本发明中钙钛矿前驱体溶液中甲酸铅和甲基碘化铵的摩尔比在1∶2.5～1∶3.5范围内。进一步的是，本发明中有机溶剂优选为氮氮二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)形成的混合体系，具体地，所述混合体系中DMF的体积百分比80～95％，DMSO的体积百分比为5～20％。

[0013] 进一步的是，本发明中旋涂操作的工艺参数为：转速2500～5000rpm，旋涂时间20s～60s。进一步的是，本发明中步骤B中旋涂操作开始15s后使用氮气均匀吹拂旋转的基底表面，直至旋涂过程结束。

[0014] 进一步的是，本发明步骤C中退火处理温度范围为100～120℃，时间10～30分钟。进一步的是，本发明中制得CH3NH3PbI3薄膜的厚度为300nm～500nm。

[0015] 相比现有技术，本发明的有益效果是：

[0016] 本发明采用甲酸铅(Pb(HCOO)2)与甲基碘化铵(CH3NH3I)通过溶液法合成高质量CH3NH3PbI3薄膜作为太阳能电池的光吸收层，溶液法操作简单可控，具有低能耗的优势；本发明采用的铅源为低纯度甲酸铅，容易获取且成本低廉，能够克服现用铅源因高纯度造成高成本的缺点；将基于本发明方法制得的CH3NH3PbI3薄膜运用于钙钛矿太阳能电池中，试验证明，其光电转换效率较高，目前最优效率可达18.4％。综上，本发明提供了一种高效率、低成本、低能耗制备钙钛矿太阳能电池的方法，有助于加快钙钛矿太阳能电池的商业化步伐，促进钙钛矿太阳能电池的大规模生产。

附图说明

[0017] 图1为钙钛矿太阳电池的结构示意图，其中，1为金属电极层，2为空穴传输层，3为钙钛矿光吸收层，4为介孔层，5为电子传输层，6为透明导电玻璃。

[0018] 图2为本发明实施例1制得钙钛矿光吸收层材料的X射线衍射图。

[0019] 图3为实施例1制得钙钛矿光吸收层材料的扫描电镜图。

[0020] 图4为实施例1制得钙钛矿太阳电池的电流密度-电压曲线图。

[0021] 图5为实施例2制得钙钛矿太阳电池的电流密度-电压曲线图。

[0022] 图6为实施例3制得的钙钛矿光吸收层的扫描电镜图。

[0023] 图7为实施例3制备钙钛矿太阳电池的电流密度-电压曲线图。

具体实施方式

[0024] 下面结合具体实施例和说明书附图对本发明的原理和特性进行详细阐述：

[0025] 本发明的要旨在于提供一种低成本、低能耗制备高效钙钛矿太阳能电池的方法，本发明采用新的有机铅源——甲酸铅，通过将甲酸铅与甲基碘化铵混合经合适的制膜工艺形成钙钛矿前驱体薄膜，然后经退火处理，整个过程发生如下化学反应：

[0026] Pb(HCOO)2+3CH3NH3I→CH3NH3PbI3+2CH3NH3(HCOO)↑

[0027] 经此加热处理有利于化学反应，反应副产物CH3NH3(HCOO)为气体加热离开反应体系，同时进一步促进了甲酸铅与甲基碘化铵反应。

[0028] 如图1所示，本发明提供现有传统钙钛矿太阳电池的结构示意图，太阳光从透明导电玻璃6进入，钙钛矿光吸收层3吸收高于禁带宽度的光子能量后，电子由价带跃迁到导带，进而产生了电子空穴对；价带中的空穴通过空穴传输层2被传输到金属电极层1中，导带中被激发的电子注入到电子传输层5，其中介孔层4作为电池的支架，然后电子传输到达透明导电玻璃6中的导电层；在这一过程中，透明导电玻璃6中的导电层作为电池的光阳极，金属电极层1作为电池的光阴极，空穴传输层2不仅将空穴从钙钛矿传输至光阴极，同时还阻止电子传输到光阴极，相应地，电子传输层5不仅将电子从钙钛矿光吸收层传输至光阳极上，同时还阻止空穴传输至光阳极。

[0029] 实施例1：

[0030] 钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括如下步骤：

[0031] 步骤1：清洗衬底：

[0032] 本实施例选用FTO导电玻璃作为衬底，也就是氟掺杂二氧化锡(SnO2∶F)，本发明对于衬底材料的选择不做限制，可以是任何合适的衬底材料；

[0033] 首先使用洗洁剂与纳米海绵对FTO导电玻璃进行初步清洁，然后使用去离子水冲洗数次，将冲洗后的衬底依次采用丙酮、乙醇、去离子水作为溶剂进行超声处理，将经超声处理后的FTO导电玻璃使用氮气吹干，然后再使用氧等离子体处理增强衬底材料表面的键合力和附着力；

[0034] 步骤2：制备电子传输层：

[0035] 本实施例选用TiO2薄膜作为电子传输层，本发明对于电子传输层材料的选择不做限制，可以是任何合适的电子传输层材料；

[0036] 称取钛酸四丁酯溶解于乙醇中配制得到钛酸四丁酯乙醇溶液作为制备TiO2薄膜的前驱体溶液，前驱体溶液中钛酸四丁酯的体积百分比为10％；将前驱体溶液通过匀胶旋涂法沉积于经步骤1处理得到的FTO导电玻璃衬底上，然后在温度为480℃的条件下，高温烧结30分钟，即得到TiO2致密薄膜；

[0037] 步骤3：制备介孔层；

[0038] 本实施例选用TiO2纳米晶作为介孔层，本发明对于介孔层材料的选择不做限制，可以是任何合适的介孔层材料；

[0039] 在步骤2制得致密的TiO2薄膜上旋涂TiO2纳米晶形成介孔层，所述TiO2纳米晶的晶粒粒径约为25nm，孔径为20～50nm，介孔层的厚度约为100nm～200nm；

[0040] 步骤3：制备CH3NH3PbI3光吸收层；

[0041] (1).在手套箱中，采用电子天平称取0.001mol的甲酸铅和0.003mol的甲基碘化铵，将二者溶解在二甲基亚砜和氮氮二甲基甲酰胺形成的混合溶剂中，充分搅拌使其溶解，然后经过过滤处理获得钙钛矿前驱体溶液；本发明中溶剂主要作用在于溶解，考虑到不引入杂质，本实施例优选二甲基亚砜和氮氮二甲基甲酰胺混合作为溶剂，本领域人员可以选用任何合适的溶剂，本发明对此并不做限制；

[0042] (2).取80μL步骤(1)制得的前驱体溶液并将其滴加于步骤3制得介孔层表面，开启旋涂仪，调节转速为3000rpm，在旋涂15秒后使用氮气均匀吹拂旋转的衬底表面，待其匀速旋涂40秒后关闭旋涂仪；

[0043] (3).将经步骤(2)处理得到的样品置于加热台上，调节加热台温度为100℃，退火处理30分钟，即获得CH3NH3PbI3光吸收层；

[0044] 将步骤(3)制得的CH3NH3PbI3薄膜经X射线衍射仪进行表征得到如图2所示结果图，从图2中可以明显看到CH3NH3PbI3的(110)、(220)衍射峰；

[0045] 将步骤(3)制得的CH3NH3PbI3薄膜扫描电子显微镜进行表征得到如图3所示结果图，从图3中可看出薄膜中明显的大晶粒、多个小晶粒以及小晶粒包裹晶界；

[0046] 步骤5：制备空穴传输层；

[0047] 本实施例选用2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴，双三氟甲烷磺酰亚胺锂以及4-叔丁基吡啶形成的复合薄膜作为空穴传输层，本发明对于空穴传输层材料的选择不做限制，可以是任何合适的空穴传输层材料；

[0048] 称量80mg2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、20μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂乙腈溶液和28μL 4-叔丁基吡啶，将上述三者溶解于氯苯中形成混合溶液体系，其中：双三氟甲烷磺酰亚胺锂乙腈溶液中双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为500mg/mL，量取70μL所述混合溶液体系旋涂在步骤4制得CH3NH3PbI3薄膜上形成空穴传输层；

[0049] 步骤6：制备金属电极层；

[0050] 本发明金属电极层可以为Au、Ag、Cu等任何合适的材料，且其厚度约为100nm，本实施例采用蒸镀法在步骤5制得空穴传输层上蒸镀100nm厚的金属Au作为金属电极层，经热压处理后完成钙钛矿太阳能电池的制备。

[0051] 分析测试：

[0052] 将本实施例制得的太阳能电池避光放置一段时间后进行分析测试，本实施制得钙钛矿太阳能电池的有效活性面积为0.09平方厘米，将其置于标准模拟太阳光AM1.5，30％空气湿度，温度25℃的条件下测试；如图4所示为本实施例钙钛矿太阳电池的电流密度-电压曲线，根据此电流密度-电压曲线获得其光伏性能参数为：短路电流密度为22.1mA/cm2，开路电压1.084V，填充因子0.77，转换效率18.4％。

[0053] 实施例2：

[0054] 按照实施例1所述制备流程和制备调节制备得到有效活性面积为1平方厘米的钙钛矿太阳能电池，将本实施例制得的太阳能电池避光放置一段时间后进行分析测试，将其置于标准模拟太阳光AM1.5，30％空气湿度，温度25℃的条件下测试；如图5所示为本实施例钙钛矿太阳电池的电流密度-电压曲线，根据此电流密度-电压曲线获得本实施例太阳能电池的光伏性能参数为：短路电流密度为18.7mA/cm2，开路电压1.099V，填充因子0.51，转换效率10.5％。

[0055] 实施例3：

[0056] 钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括如下步骤：

[0057] 步骤1：清洗衬底：

[0058] 本实施例选用FTO导电玻璃作为衬底，也就是氟掺杂二氧化锡(SnO2∶F)，本发明对于衬底材料的选择不做限制，可以是任何合适的衬底材料；

[0059] 首先使用洗洁剂与纳米海绵对FTO导电玻璃进行初步清洁，然后使用去离子水冲洗数次，将冲洗后的衬底依次采用丙酮、乙醇、去离子水作为溶剂进行超声处理，将经超声处理后的FTO导电玻璃使用氮气吹干，然后再使用氧等离子体处理增强衬底材料表面的键合力和附着力；

[0060] 步骤2：制备电子传输层：

[0061] 本实施例选用TiO2薄膜作为电子传输层，本发明对于电子传输层材料的选择不做限制，可以是任何合适的电子传输层材料；

[0062] 称取钛酸四丁酯溶解于乙醇中配制得到钛酸四丁酯乙醇溶液作为制备TiO2薄膜的前驱体溶液，前驱体溶液中钛酸四丁酯的体积百分比为10％；将前驱体溶液通过匀胶旋涂法沉积于经步骤1处理得到的FTO导电玻璃衬底上，然后在温度为480℃的条件下，高温烧结30分钟，即得到TiO2致密薄膜；

[0063] 步骤3：制备介孔层；

[0064] 本实施例选用TiO2纳米晶作为介孔层，本发明对于介孔层材料的选择不做限制，可以是任何合适的介孔层材料；

[0065] 在步骤2制得致密的TiO2薄膜上旋涂TiO2纳米晶形成介孔层，所述TiO2纳米晶的晶粒粒径约为25nm，孔径为20～50nm，介孔层的厚度约为100nm～200nm；

[0066] 步骤3：制备CH3NH3PbI3光吸收层；

[0067] (1).在手套箱中，采用电子天平称取0.001mol的甲酸铅和0.003mol的甲基碘化铵，将二者溶解在氮氮二甲基甲酰胺溶剂中，然后添加80mg氯化铵，充分搅拌使其溶解，然后经过过滤处理获得钙钛矿前驱体溶液；本发明中溶剂主要作用在于溶解，考虑到不引入杂质，本实施例优选氮氮二甲基甲酰胺溶剂，本领域人员可以选用任何合适的溶剂，本发明对此并不做限制；

[0068] (2).取80μL步骤(1)制得的前驱体溶液并将其滴加于步骤3制得介孔层表面，开启旋涂仪，调节转速为3000rpm，开始旋涂15秒后使用用氮气枪在垂直方向均匀吹拂旋转的衬底，待其匀速旋涂40秒后关闭旋涂仪；

[0069] (3).将经步骤(2)处理得到的样品置于加热台上，调节加热台温度为100℃，退火处理30分钟，在退火处理过程中加入50μL DMF溶液进行气氛退火处理，退火处理完成后获得CH3NH3PbI3光吸收层；

[0070] 将步骤(3)制得的CH3NH3PbI3薄膜扫描电子显微镜进行表征得到如图6所示结果图，从图6中可看出薄膜中晶界清楚、明显，无小晶粒包裹晶界；

[0071] 步骤5：制备空穴传输层；

[0072] 本实施例选用2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴，双三氟甲烷磺酰亚胺锂以及4-叔丁基吡啶形成的复合薄膜作为空穴传输层，本发明对于空穴传输层材料的选择不做限制，可以是任何合适的空穴传输层材料；

[0073] 称量80mg2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、20μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂乙腈溶液和28μL 4-叔丁基吡啶，将上述三者溶解于氯苯中形成混合溶液体系，其中：双三氟甲烷磺酰亚胺锂乙腈溶液中双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为500mg/mL，量取70μL所述混合溶液体系旋涂在步骤4制得CH3NH3PbI3薄膜上形成空穴传输层；

[0074] 步骤6：制备金属电极层；

[0075] 本发明金属电极层可以为Au、Ag、Cu等任何合适的材料，且其厚度约为100nm，本实施例采用蒸镀法在步骤5制得空穴传输层上蒸镀100nm厚的金属Au作为金属电极层，经热压处理后完成钙钛矿太阳能电池的制备。

[0076] 分析测试：

[0077] 将本实施例制得的太阳能电池避光放置一段时间后进行分析测试，本实施制得钙钛矿太阳能电池的有效活性面积为0.09平方厘米，将其置于标准模拟太阳光AM1.5，30％空气湿度，温度25℃的条件下测试；如图7所示为本实施例钙钛矿太阳电池的电流密度-电压曲线，根据此电流密度-电压曲线获得本实施例太阳能电池的光伏性能参数为：短路电流密度为22.58mA/cm2，开路电压0.926V，填充因子0.68，转换效率14.2％。

[0078] 实施例4：

[0079] 钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括如下步骤：

[0080] 步骤1：清洗衬底：

[0081] 本实施例选用FTO导电玻璃作为衬底，也就是氟掺杂二氧化锡(SnO2∶F)，本发明对于衬底材料的选择不做限制，可以是任何合适的衬底材料；

[0082] 首先使用洗洁剂与纳米海绵对FTO导电玻璃进行初步清洁，然后使用去离子水冲洗数次，将冲洗后的衬底依次采用丙酮、乙醇、去离子水作为溶剂进行超声处理，将经超声处理后的FTO导电玻璃使用氮气吹干，然后再使用氧等离子体处理增强衬底材料表面的键合力和附着力；

[0083] 步骤2：制备电子传输层：

[0084] 本实施例选用TiO2薄膜作为电子传输层，本发明对于电子传输层材料的选择不做限制，可以是任何合适的电子传输层材料；

[0085] 称取钛酸四丁酯溶解于乙醇中配制得到钛酸四丁酯乙醇溶液作为制备TiO2薄膜的前驱体溶液，前驱体溶液中钛酸四丁酯的体积百分比为10％；将前驱体溶液通过匀胶旋涂法沉积于经步骤1处理得到的FTO导电玻璃衬底上，然后在温度为480℃的条件下，高温烧结30分钟，即得到TiO2致密薄膜；

[0086] 步骤3：制备介孔层；

[0087] 本实施例选用TiO2纳米晶作为介孔层，本发明对于介孔层材料的选择不做限制，可以是任何合适的介孔层材料；

[0088] 在步骤2制得致密的TiO2薄膜上旋涂TiO2纳米晶形成介孔层，所述TiO2纳米晶的晶粒粒径约为25nm，孔径为20～50nm，介孔层的厚度约为100nm～200nm；

[0089] 步骤3：制备CH3NH3PbI3光吸收层；

[0090] (1).在手套箱中，采用电子天平称取0.001mol的甲酸铅和0.0025mol的甲基碘化铵，将二者溶解在二甲基亚砜和氮氮二甲基甲酰胺形成的混合溶剂中，充分搅拌使其溶解，然后经过过滤处理获得钙钛矿前驱体溶液；本发明中溶剂主要作用在于溶解，考虑到不引入杂质，本实施例优选二甲基亚砜和氮氮二甲基甲酰胺混合作为溶剂，本领域人员可以选用任何合适的溶剂，本发明对此并不做限制；

[0091] (2).取80μL步骤(1)制得的前驱体溶液并将其滴加于步骤3制得介孔层表面，开启旋涂仪，调节转速为4500rpm，开始旋涂15秒后使用用氮气枪在垂直方向均匀吹拂旋转的衬底，待其匀速旋涂20秒后关闭旋涂仪；

[0092] (3).将经步骤(2)处理得到的样品置于加热台上，调节加热台温度为120℃，退火处理20分钟，在退火处理过程中加入50μL DMF溶液进行气氛退火处理，退火处理完成后获得CH3NH3PbI3光吸收层；

[0093] 步骤5：制备空穴传输层；

[0094] 本实施例选用2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴，双三氟甲烷磺酰亚胺锂以及4-叔丁基吡啶形成的复合薄膜作为空穴传输层，本发明对于空穴传输层材料的选择不做限制，可以是任何合适的空穴传输层材料；

[0095] 称量80mg2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、20μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂乙腈溶液和28μL 4-叔丁基吡啶，将上述三者溶解于氯苯中形成混合溶液体系，其中：双三氟甲烷磺酰亚胺锂乙腈溶液中双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为500mg/mL，量取70μL所述混合溶液体系旋涂在步骤4制得CH3NH3PbI3薄膜上形成空穴传输层；

[0096] 步骤6：制备金属电极层；

[0097] 本发明金属电极层可以为Au、Ag、Cu等任何合适的材料，且其厚度约为100nm，本实施例采用蒸镀法在步骤5制得空穴传输层上蒸镀100nm厚的金属Au作为金属电极层，经热压处理后完成钙钛矿太阳能电池的制备。

[0098] 实施例5：

[0099] 钙钛矿太阳能电池的制备方法，具体包括如下步骤：

[0100] 步骤1：清洗衬底：

[0101] 本实施例选用FTO导电玻璃作为衬底，也就是氟掺杂二氧化锡(SnO2∶F)，本发明对于衬底材料的选择不做限制，可以是任何合适的衬底材料；

[0102] 首先使用洗洁剂与纳米海绵对FTO导电玻璃进行初步清洁，然后使用去离子水冲洗数次，将冲洗后的衬底依次采用丙酮、乙醇、去离子水作为溶剂进行超声处理，将经超声处理后的FTO导电玻璃使用氮气吹干，然后再使用氧等离子体处理增强衬底材料表面的键合力和附着力；

[0103] 步骤2：制备电子传输层：

[0104] 本实施例选用TiO2薄膜作为电子传输层，本发明对于电子传输层材料的选择不做限制，可以是任何合适的电子传输层材料；

[0105] 称取钛酸四丁酯溶解于乙醇中配制得到钛酸四丁酯乙醇溶液作为制备TiO2薄膜的前驱体溶液，前驱体溶液中钛酸四丁酯的体积百分比为10％；将前驱体溶液通过匀胶旋涂法沉积于经步骤1处理得到的FTO导电玻璃衬底上，然后在温度为480℃的条件下，高温烧结30分钟，即得到TiO2致密薄膜；

[0106] 步骤3：制备介孔层；

[0107] 本实施例选用TiO2纳米晶作为介孔层，本发明对于介孔层材料的选择不做限制，可以是任何合适的介孔层材料；

[0108] 在步骤2制得致密的TiO2薄膜上旋涂TiO2纳米晶形成介孔层，所述TiO2纳米晶的晶粒粒径约为25nm，孔径为20～50nm，介孔层的厚度约为100nm～200nm；

[0109] 步骤3：制备CH3NH3PbI3光吸收层；

[0110] (1).在手套箱中，采用电子天平称取0.001mol的甲酸铅和0.0035mol的甲基碘化铵，将二者溶解在氮氮二甲基甲酰胺溶剂中，充分搅拌使其溶解，然后经过过滤处理获得钙钛矿前驱体溶液；本发明中溶剂主要作用在于溶解，考虑到不引入杂质，本实施例优选氮氮二甲基甲酰胺溶剂，本领域人员可以选用任何合适的溶剂，本发明对此并不做限制；

[0111] (2).取80μL步骤(1)制得的前驱体溶液并将其滴加于步骤3制得介孔层表面，开启旋涂仪，调节转速为2500rpm，开始旋涂15秒后使用用氮气枪在垂直方向均匀吹拂旋转的衬底，待其匀速旋涂60秒后关闭旋涂仪；

[0112] (3).将经步骤(2)处理得到的样品置于加热台上，调节加热台温度为110℃，退火处理15分钟，退火处理完成后获得CH3NH3PbI3光吸收层；

[0113] 步骤5：制备空穴传输层；

[0114] 本实施例选用2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴，双三氟甲烷磺酰亚胺锂以及4-叔丁基吡啶形成的复合薄膜作为空穴传输层，本发明对于空穴传输层材料的选择不做限制，可以是任何合适的空穴传输层材料；

[0115] 称量80mg2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、20μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂乙腈溶液和28μL 4-叔丁基吡啶，将上述三者溶解于氯苯中形成混合溶液体系，其中：双三氟甲烷磺酰亚胺锂乙腈溶液中双三氟甲烷磺酰亚胺锂的浓度为500mg/mL，量取70μL所述混合溶液体系旋涂在步骤4制得CH3NH3PbI3薄膜上形成空穴传输层；

[0116] 步骤6：制备金属电极层；

[0117] 本发明金属电极层可以为Au、Ag、Cu等任何合适的材料，且其厚度约为100nm，本实施例采用蒸镀法在步骤5制得空穴传输层上蒸镀100nm厚的金属Au作为金属电极层，经热压处理后完成钙钛矿太阳能电池的制备。