CN112397651B - 一种新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池及制备方法 - Google Patents

一种新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了属于太阳能电池技术领域的一种新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池及制备方法。一种新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池由依次布设的FTO基底、TiO2致密层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、金电极层所组成；所述钙钛矿光吸收层的材料为新戊酸根掺杂的CsPbI2.84Br0.16。本发明利用新戊酸根对I或Br进行阴离子掺杂，从而提高了CsPbI3‑xBrx的离解能，进而抑制了潮湿环境下I空位的产生。从而提高了钙钛矿电池器件的稳定性，同时提高了器件的热稳定性，有助于推动钙钛矿太阳能电池走向商业应用。

Description

一种新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池及制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池及制备方法。
背景技术
钙钛矿电池的核心材料是金属卤化物，其晶体结构的分子通式为ABX3，其中A为有机阳离子或Cs，B为Pb或Sn，X为I、Cl或Br。金属阳离子和卤素阴离子形成正八面体结构，由正离子嵌入其中来平衡电荷。到目前为止，有机无机钙钛矿太阳能电池的认证效率已达到25.2％，然而CH3NH3PbI3钙钛矿对热、光和水氧的稳定性较差，严重阻碍了钙钛矿太阳能电池的商业化。相较有机无机杂化体系而言，全无机α-CsPbI3钙钛矿太阳能电池具有更好的热稳定性，因此引起研究者的广泛关注。α-CsPbI3的带宽Eg约1.73eV，是非常理想的光捕获材料。然而，由于Cs+半径较小，导致α-CsPbI3的容忍因子为0.8，使得亚稳态的α-CsPbI3很难维持稳定的钙钛矿结构。在水分和光照射的作用下CsPbI3会发生从α相到δ相的转变，带隙从1.73eV 增加2.8eV，从而降低了其对可见光的有效吸收。为了实现CsPbI3太阳能电池的实际应用，必须有效解决其环境稳定性问题。到现在为止，已经有很多研究方法用以改善α-CsPbI3钙钛矿的水分稳定性。
一些学者研究了采用具有相对小半径的离子以代替铅离子(119pm)来增大容忍因子，如锶离子(118pm)，铋离子(103pm)或锰离子(67pm)，从而有效改善α-CsPbI3的稳定性。然而，代替铅位置的离子种类由于选择性较少，因此对材料稳定性提升空间不大。此外，也有研究将碘离子用氯离子或溴离子进行部分替代。但氯离子难以进入CsPbI3晶格，不能得到有效的掺杂。溴离子的取代会显著提高材料的稳定性，但会导致材料的带隙扩大，降低可见光的吸收和电池的光电转换效率。也有研究采用例如PEAI、BAI等有机阳离子进行A位取代以改善晶体结构的稳定性，形成了一种二维和三维的混维材料，利用疏水性基团有效地防止空气中的水分对钙钛矿的破坏。截止目前为止，尚无在全无机钙钛矿电池中采用有机官能团对钙钛矿结构的ABX3中X位进行掺杂的研究。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池，如图1 所示所述钙钛矿太阳能电池由依次布设的FTO基底、TiO2致密层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、金电极层所组成；所述钙钛矿光吸收层的材料为新戊酸根掺杂的CsPbI(3-x)Brx，其中x＝0.16。
钙钛矿光吸收层的厚度为400nm-500nm；TiO2致密层的厚度为20-30nm，空穴传输层的厚度为200-300nm，金电极层的厚度为60-75nm。
所述新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)将FTO导电玻璃，清洗并烘干后，采用UV表面处理，得到FTO基底；
2)利用喷涂法在FTO基底上高温喷涂TiO2致密层；
3)称取新戊酸铯、碘化铅、碘化铯和溴化铯粉末，溶于有机溶剂中，加热充分搅拌过滤，得到混合溶液；
4)步骤2)处理后的FTO基底进行预热，将步骤3)所得的混合溶液旋涂在TiO2致密层之上，低温加热后进行高温加热，冷却获得钙钛矿光吸收层；
5)在钙钛矿光吸收层上旋涂空穴传输层溶液，得到空穴传输层；
6)在步骤5)空穴传输层的表面利用真空蒸镀法制备金电极层。
步骤2)中喷涂法制备TiO2致密层所用溶液为7mL异丙醇、0.4mL乙酰丙酮和0.6mL钛酸四异丙酯的混合物，喷涂后在460℃-500℃加热1h。
步骤3)中混合溶液中生成物的浓度为0.8-1mmol/mL，其中CsI与PbI2的浓度均为0.8-1mmol/mL，CsBr的浓度为0.32-0.4mmol/mL，新戊酸铯的浓度为0.08-0.1mmol/mL；
有机溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合物；其中，N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为4：1-9：1；
加热温度为60-80℃，搅拌时间为1-3h。
步骤4)中，FTO基底的预热温度为60-90℃，TiO2致密层表面滴加混合溶液的量为0.2-0.25μL/cm2，旋涂的转速为3000-4000r/s，低温加热台的温度为60℃-90℃，加热时间为 3-5min，高温加热台的加热温度为150-220℃，加热时间为3-8分钟。
步骤5)中，所配空穴传输层溶液的浓度为72.3mg/mL；
具体配方为：spiro-OMeTAD为72.3mg/mL，磷酸三丁酯(TBP)为28.8μL，双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)为17.5μL，双三氟甲烷磺酰亚胺盐(FK209Co(Ⅲ))为8μL，溶于1mL 氯苯溶剂中；
旋涂的转速为3000r-4000r/s，旋涂后在氧气环境下氧化18-24h。
本发明的有益效果在于：
1.本发明一种采用新戊酸根进行阴离子掺杂的铅基全无机的钙钛矿太阳能电池，通过新戊酸铯作为多功能添加剂掺杂到CsPbI3-xBrx制备稳定性钙钛矿光吸收层的薄膜，通过新戊酸根取代碘离子，与铅离子结合，提高了晶体的离解能并抑制潮湿环境下I空位的产生，最重要的是叔丁基的空间位阻
Figure BDA0002782437010000031
可以有效地防止[PbI6]4-八面体的倾斜，从而抑制了钙钛矿从α-CsPbI3 (角共享的钙钛矿相)到δ-CsPbI3(边缘共享的非钙钛矿相)的相变。此外，新戊酸根基团牢固地位于钙钛矿结构的X位置，其伴随的X位置空位产生的能垒增加(从0.816eV到1.217 eV)，这减慢了由晶格无序引起的相变过程。制备工艺流程简单、可控性强、产品可重复率高。
2.本发明研制出一种基于新戊酸铯掺杂制备稳定全无机钙钛矿太阳能电池吸光层的方法，通过该方法制备出的太阳能电池吸收层薄膜由于新戊酸根基团可调节晶体的生长，显示出更好的结晶度，更好的取向生长，较长的载流子寿命和低的缺陷浓度。扫描电子显微镜(SEM)结果(图2)显示，添加新戊酸铯后薄膜的覆盖率变化不大。但是，随着新戊酸铯量的增加，晶粒尺寸减小。通过计算50个晶粒的尺寸，确定薄膜中的平均晶粒尺寸为500nm。表面致密、晶粒大小均匀、能有效提高载流子传输性能，进而改善了电池的光电性能和湿稳定性。在钙钛矿晶体生长过程中，有机添加剂可以充当异质成核位点，从而降低晶体核的形成能，从而倾向于形成小尺寸的晶体。由于CsPbI1-xBrx晶体的表面吉布斯自由能降低，因此添加新戊酸铯后晶粒尺寸的减小有利于钙钛矿相的稳定性。另外，由改善的晶体质量引起的降低的缺陷密度也有利于增加从钙钛矿相到δ相的相变的能垒。
3.该太阳能电池的钙钛矿吸收层为CsPbI3-xBrx，制备过程中，在前驱体溶液中添加了新戊酸铯，利用新戊酸根对I或Br进行阴离子掺杂，从而提高了CsPbI3-xBrx的离解能，进而抑制了潮湿环境下I空位的产生。
附图说明
图1为钙钛矿太阳能电池的整体结构图。
图2为掺杂新戊酸铯前后钙钛矿表面的SEM图。
图3为掺杂新戊酸铯前后钙钛矿XRD图。
图4为掺杂新戊酸铯前后钙钛矿太阳能电池的I-V测试结果。
图5为钙钛矿太阳能电池的IPCE测试结果。
图6和图7为掺杂新戊酸铯后电池稳定性测试图。
图8为新戊酸铯掺杂后的晶体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
一种采用新戊酸根进行阴离子掺杂的高稳定全无机钙钛矿太阳能电池，如图1所示，所述钙钛矿太阳能电池由依次布设的FTO基底、TiO2致密层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、金电极层所组成；所述钙钛矿光吸收层的材料为新戊酸根掺杂的CsPbI(3-x)Brx。
由图2掺杂新戊酸铯前(左)后(右)钙钛矿表面的SEM图中可以看出，添加新戊酸铯(右)后，钙钛矿光吸收层表面致密，晶粒大小均匀；能有效提高载流子的传输性能，其晶体结构示意图示于图8。
结合图3掺杂新戊酸铯前后钙钛矿XRD图可以明显的看出，在添加新戊酸铯0-30％的范围内，添加10％的新戊酸铯在XRD图中，(100)和(200)晶面的峰强度最高显示了良好的结晶性，表明添加10％的新戊酸铯有利于钙钛矿的结晶，且其结果与效率最高一致。
钙钛矿光吸收层的厚度为400nm-500nm；TiO2致密层的厚度为20-30nm，空穴传输层的厚度为200-300nm，金电极层的厚度为60-75nm。所述钙钛矿太阳能电池，在自然环境下放置2000h 后，器件效率仅衰减至初始值的80％，具有极高的稳定性。
采用新戊酸根进行阴离子掺杂的高稳定全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
1)将FTO导电玻璃，清洗并烘干后，采用UV表面处理，得到FTO基底；选择高性能的FTO导电玻璃；
2)利用喷涂法在FTO基底上高温喷涂TiO2致密层；
3)称取新戊酸铯、碘化铅、碘化铯和溴化铯粉末，溶于有机溶剂中，在加热搅拌台上充分搅拌过滤，得到混合溶液；反应过程方程式为CsI+PbI2+CsBr＝CsPbI(3-x)Brx，其中x＝0.16；
4)将步骤2)处理后的FTO基底置于加热台上预热后将步骤3)所得的混合溶液旋涂在 TiO2致密层之上，在低温加热台上加热后转移放置在高温加热台上获得均匀致密的钙钛矿光吸收层；
5)将步骤4)钙钛矿光吸收层自然冷却后，在所得的钙钛矿光吸收层上旋涂空穴传输层溶液，得到空穴传输层(spiro-OMeTAD层)；
6)在步骤5)空穴传输层的表面利用真空蒸镀法制备金电极层。
步骤2)中喷涂法制备TiO2致密层所用溶液为7mL异丙醇、0.4mL乙酰丙酮和0.6mL钛酸四异丙酯的混合物，喷涂后在460℃-500℃加热1h。
步骤3)中混合溶液中生成物的浓度为0.8-1mmol/mL，其中CsI与PbI2的浓度均为0.8-1mmol/mL，CsBr的浓度为0.32-0.4mmol/mL，新戊酸铯的浓度为0.08-0.1mmol/mL；有机溶剂为二甲基亚砜(DMSO)或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜的混合物；其中， N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为4：1-9：1；加热温度为60-80℃，搅拌时间为1-3h。
步骤4)中，FTO基底的预热温度为60-90℃，TiO2致密层表面滴加混合溶液的量为0.2-0.25μL/cm2，旋涂的转速为3000-4000r/s，低温加热台的温度为60℃-90℃，加热时间为 3-5min，高温加热台的加热温度为150-220℃，加热时间为3-8分钟。
步骤5)中，所配空穴传输层溶液的浓度为72.3mg/mL，具体配制方法为：将spiro-OMeTAD 为72.3mg/L，磷酸三丁酯(TBP)为28.8μL，双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)为17.5μL，双三氟甲烷磺酰亚胺盐(FK209Co(Ⅲ))为8μL，溶于1mL氯苯溶剂中；旋涂的转速为3000r-4000r/s。且旋涂后继续在氧气环境下氧化18-24h。
如图3为制备的不同摩尔比的CsBr：新戊酸铯的CsPbI3-xBrx材料的薄膜X射线衍射(XRD) 图谱所示，其中CsPbI3-xBrx：CsBr：新戊酸铯的摩尔比为1：0.4：n(n-新戊酸铯，n＝0，0.1， 0.2和0.3)。对于0-新戊酸铯材料，在2θ＝14.47°和29.14°时检测到α相CsPbI3-xBrx的(100) 和(200)特征峰。(200)峰左侧的肩峰在28.73°处是由晶格中的微应变引起的，这反映了α相钙钛矿结构中的轻微曲折。0.1-新戊酸铯膜显示γ相的(002)，(110)，(004)和(220) 平面的特征峰。(004)峰的相对强度随着新戊酸铯的添加而逐渐增加。此外，添加更多的新戊酸铯会使峰位置移至高角度，这表明晶格常数降低。例如，在2θ＝29.16°至29.26°和29.35°观察到0.1-新戊酸铯，0.2-新戊酸铯和0.3-新戊酸铯膜的代表性(220)峰。众所周知，由于晶体结构的扭曲，与α相相比，γ相具有较小的晶格常数。(004)峰的相对强度增加表明，膜中形成了更弯曲的钙钛矿结构。γ相晶体结构比其他黑色钙钛矿相(四方β相和立方α相)更稳定，因为它的自由能较低。钙钛矿晶格常数越小也有助于小型Cs+保持全无机钙钛矿结构的稳定性。同时，晶体质量显著改进，减少了晶界处产生的缺陷带来的负面影响。其中新戊酸根中的叔丁基高的空间位阻有效抑制了钙钛矿从α-CsPbI3到δ-CsPbI3的相变。
制备的不同摩尔比的CsBr：新戊酸铯的CsPbI3-xBrx材料，其中CsPbI3-xBrx：CsBr：新戊酸铯的摩尔比为1：0.4：n(n-新戊酸铯，n＝0，0.1)。采用FTO/TiO2/钙钛矿/spiro-OMeTAD/Au的平面构型制造PSC。PSC的I-V曲线如图4所示。对于n＝0.1时的CsPbI3-xBrx材料器件，在Voc＝1.09V，Jsc＝17.45mA/cm2和FF＝77.28％的情况下，最大PCE为14.70％。通过IPCE鉴定得到的Jsc为17.08mA/cm2的积分电流密度(图5)。在自然环境下放置近2000h后，器件效率仅仅衰减至初始值的80％。新戊酸有较高的分解温度，同时提高了器件的热稳定性，有助于推动钙钛矿太阳能电池走向商业应用。
使用本发明制备得到的全无机钙钛矿太阳能电池，如图6所示在无任何封装条件下在10％的湿度，温度为10℃左右2000h后器件效率衰减为最初的89.68％；图7所示，在80％的湿度和80℃的条件下600h后器件效率衰减为最初的92.5％；氮气条件下，温度为80℃，600小时后，器件效率衰减为最初的87.41％。
实施例1
1、将FTO导电玻璃切成15mm×13mm大小，浸泡在重铬酸钾洗液中20分钟，取出用清水冲干。随后分别用清水、去离子水、乙醇冲洗干净放入烘箱烘干，并进行UV表面处理。
2、TiO2致密层制备：将FTO导电玻璃UV处理后置于平板加热炉上，设置加热程序500℃半小时，之后降至460℃，喷涂溶液为7ml异丙醇、0.6ml钛酸四异丙酯和0.4ml乙酰丙酮的混合物。喷涂后460℃加热1小时。
3、钙钛矿光吸收层制备：
1)将1mmolCsI、1mmolPbI2、0.4mmolCsBr和0.1mmol新戊酸铯溶于1mLDMSO中，所得溶液为1mmol/mL，置于70℃加热搅拌台上搅拌1h后充分溶解后，用45μm的过滤头对溶液进行过滤。
2)将步骤2)中溶液量取40μL钙钛矿溶液滴在90℃预热后的覆盖有电子传输层的FTO 衬底上，将其在3000r/s下旋转30s，旋涂后置于60℃加热台上加热3min后在150℃加热台上加热8min。
4、空穴传输层(spiro-OMeTAD层)制备：
1)spiro空穴传输层制备：在使用前两小时配置spiro前驱体溶液，溶剂为氯苯1mL，spiro 粉末72.3mg，TBP28.8μL，LiTFSI17.5μL，Co(Ⅲ)TFSI 8μL。待上述样品冷却至室温后取40μL 前驱体溶液滴在上述样品上进行旋涂(3000r/s、20s)，旋涂后将其氧化18h。
5、蒸镀金电极层：利用真空镀膜机在1×10-5pa下蒸镀60nm金作为电极。
实施例2
1、将FTO导电玻璃切成15mm×13mm大小，浸泡在重铬酸钾洗液中20分钟，取出用清水冲干。随后分别用清水、去离子水、乙醇冲洗干净放入烘箱烘干，并进行UV表面处理。
2、TiO2致密层制备：将FTO导电玻璃UV后置于平板加热炉上，设置加热程序500℃半小时，喷涂溶液为7mL异丙醇、0.6mL钛酸四异丙酯和0.4mL乙酰丙酮的混合物。喷涂后460℃加热一小时。
3、钙钛矿光吸收层制备：
1)将0.8mmolCsI、0.8mmolPbI2、0.32mmolCsBr和0.08mmol新戊酸铯溶于0.8mLDMF和0.2mLDMSO混合溶液中，所得溶液为0.8mmol/mL，置于60℃加热搅拌台上搅拌3h充分溶解后，用45μm的过滤头对溶液进行过滤。
2)将步骤2中溶液量取40μL钙钛矿溶液滴在60℃预热后的覆盖有电子传输层的FTO衬底上，将其在3000r/s下旋转30s，旋涂后置于90℃加热台上加热5min后在150℃加热台上加热8min。
4、空穴传输层制备：
1)spiro空穴传输层制备：在使用前两小时配置spiro前驱体溶液，溶剂为氯苯1mL，spiro 粉末72.3mg，TBP28.8μL，LiTFSI17.5μL，Co(Ⅲ)8μL。待上述样品冷却至室温后取40μL 前驱体溶液滴在上述样品上进行旋涂(4000r/s、20s)，旋涂后将其氧化24h。
5、蒸镀金电极层：利用真空镀膜机在1×10-5pa下蒸镀60nm金作为电极。
实施例3
1、将FTO导电玻璃切成15mm×13mm大小，浸泡在重铬酸钾洗液中20分钟，取出用清水冲干。随后分别用清水、去离子水、乙醇冲洗干净放入烘箱烘干，并进行UV表面处理。
2、TiO2致密层制备：将FTO导电玻璃UV后置于平板加热炉上，设置加热程序500℃半小时，后降至460℃，喷涂溶液为7mL异丙醇、0.6mL钛酸四异丙酯和0.4mL乙酰丙酮的混合物。喷涂后460℃加热一小时。
3、钙钛矿光吸收层制备：
1)将1mmolCsI、1mmolPbI2、0.4mmolCsBr和0.1mmol新戊酸铯溶于0.9mLDMF和0.1mLDMSO混合溶液中，所得溶液为1mmol/mL，置于80℃加热搅拌台上搅拌1h充分溶解后，用45μm的过滤头对溶液进行过滤。
2)将步骤2中溶液量取40μL钙钛矿溶液滴在90℃预热后的覆盖有电子传输层的FTO衬底上，将其在4000r/s下旋转30s，旋涂后置于60℃加热台上加热5min后在220℃加热台上加热3min。
4、空穴传输层制备：
1)spiro空穴传输层制备：在使用前两小时配置spiro前驱体溶液，溶剂为氯苯1mL，spiro 粉末72.3mg，TBP28.8μL，LiTFSI17.5μL，Co(Ⅲ)TFSI8μL。待上述样品冷却至室温后取40μL 前驱体溶液滴在上述样品上进行旋涂(3000r/s、20s)，旋涂后将其氧化18h。
5、蒸镀金电极层：利用真空镀膜机在1×10-5pa下蒸镀60nm金作为电极。
实施例4
1、将FTO导电玻璃切成15mm×13mm大小，浸泡在重铬酸钾洗液中20分钟，取出用清水冲干。随后分别用清水、去离子水、乙醇冲洗干净放入烘箱烘干，并进行UV表面处理。
2、TiO2致密层制备：将FTO导电玻璃UV后置于平板加热炉上，设置加热程序500℃半小时，后降至460℃，喷涂溶液为7mL异丙醇、0.6mL钛酸四异丙酯和0.4mL乙酰丙酮的混合物。喷涂后460℃加热一小时。
3、钙钛矿光吸收层制备：
1)将1mmolCsI、1mmolPbI2、0.4mmolCsBr和0.1mmol新戊酸铯溶于1mLDMSO中，所得溶液为1mmol/mL，置于70℃加热搅拌台上搅拌1h充分溶解后，用45μm的过滤头对溶液进行过滤。
2)将步骤2中溶液量取40μL钙钛矿溶液滴在90℃预热后的覆盖有电子传输层的FTO衬底上，将其在3000r/s下旋转30s，旋涂后置于60℃加热台上加热3min后在200℃加热台上加热5min。
4、空穴传输层制备：
1)spiro空穴传输层制备：在使用前两小时配置spiro前驱体溶液，溶剂为氯苯1mL，spiro 粉末72.3mg，TBP28.8μL，LiTFSI17.5μL，Co(Ⅲ)TFSI 8μL。待上述样品冷却至室温后取40μL 前驱体溶液滴在上述样品上进行旋涂(3000r/s、20s)，旋涂后将其氧化24h。
5、蒸镀金电极层：利用真空镀膜机在1×10-5pa下蒸镀75nm金作为电极。
实施例5
1、将FTO导电玻璃切成15mm×13mm大小，浸泡在重铬酸钾洗液中20分钟，取出用清水冲干。随后分别用清水、去离子水、乙醇冲洗干净放入烘箱烘干，并进行UV表面处理。
2、TiO2致密层制备：将FTO导电玻璃UV后置于平板加热炉上，设置加热程序500℃半小时，后降至460℃，喷涂溶液为7mL异丙醇、0.6mL钛酸四异丙酯和0.4mL乙酰丙酮的混合物。喷涂后460℃加热一小时。
3、钙钛矿光吸收层制备：
1)将1mmolCsI、1mmolPbI2、0.4mmolCsBr和0.1mmol新戊酸铯溶于1mLDMSO中，所得溶液为1mmol/mL，置于70℃加热搅拌台上充分溶解后，用45μm的过滤头对溶液进行过滤。
2)将步骤2中溶液量取40μL钙钛矿溶液滴在90℃预热后的覆盖有电子传输层的FTO衬底上，将其在350r/s下旋转30s，旋涂后置于75℃加热台上加热3min后在200℃加热台上加热5min。
4、空穴传输层制备：
1)spiro空穴传输层制备：在使用前两小时配置spiro前驱体溶液，溶剂为氯苯1mL，spiro 粉末72.3mg，TBP28.8μL，LiTFSI17.5μL，Co(Ⅲ)TFSI 8μL。待上述样品冷却至室温后取40μL 前驱体溶液滴在上述样品上进行旋涂(3000r/s、20s)，旋涂后将其氧化24h。
5、蒸镀金电极层：利用真空镀膜机在1×10-5pa下蒸镀70nm金作为电极。

Claims (7)

1.一种新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池由依次布设的FTO基底、TiO2致密层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、金电极层所组成；所述钙钛矿光吸收层的材料为新戊酸根掺杂的CsPbI3-xBrx，其中x=0.16；
所述新戊酸根为新戊酸铯。
2.根据权利要求1所述钙钛矿太阳能电池，其特征在于，钙钛矿光吸收层的厚度为400nm-500nm；TiO2致密层的厚度为20-30nm，空穴传输层的厚度为200-300nm，金电极层的厚度为60-75nm。
3.一种权利要求1或2所述新戊酸根掺杂的全无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将FTO导电玻璃，清洗并烘干后，采用UV表面处理，得到FTO基底；
2）利用喷涂法在FTO基底上460℃-500℃条件下高温喷涂TiO2致密层；
3）称取新戊酸铯、碘化铅、碘化铯和溴化铯粉末，溶于有机溶剂中，加热充分搅拌过滤，得到混合溶液；
4）步骤2）处理后的FTO基底进行预热，将步骤3）所得的混合溶液旋涂在TiO2致密层之上，低温加热后进行高温加热，冷却获得钙钛矿光吸收层；所述FTO基底的预热温度为60-90℃；低温加热的温度为60℃-90℃；高温加热温度为150-220℃；
5）在钙钛矿光吸收层上旋涂空穴传输层溶液，得到空穴传输层；
6）在步骤5）空穴传输层的表面利用真空蒸镀法制备金电极层。
4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤2）中喷涂法制备TiO2致密层所用溶液为7mL异丙醇、0.4mL乙酰丙酮和0.6mL钛酸四异丙酯的混合物，喷涂后在460℃-500℃加热1h。
5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤3）中混合溶液中生成物的浓度为0.8-1mmol/mL，其中CsI与PbI2的浓度均为0.8-1mmol/mL，CsBr的浓度为0.32-0.4mmol/mL，新戊酸铯的浓度为0.08-0.1mmol/mL；
有机溶剂为二甲基亚砜或N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合物；其中，N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的体积比为4：1-9：1；
加热温度为60-80℃，搅拌时间为1-3h。
6.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤4）中TiO2致密层表面滴加混合溶液的量为0.2-0.25μL/cm2，旋涂的转速为3000-4000r/s，低温加热时间为3-5min，高温加热时间为3-8分钟。
7.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤5）中，所配空穴传输层溶液的浓度为72.3mg/mL；
具体配方为：spiro-OMeTAD为72.3mg/mL，磷酸三丁酯（TBP）为28.8μL，双三氟甲基磺酰亚胺锂（LiTFSI）为17.5μL，双三氟甲烷磺酰亚胺盐（FK209Co（Ⅲ））为8μL，溶于1mL氯苯溶剂中；
旋涂的转速为3000r-4000r/s，旋涂后在氧气环境下氧化18-24h。
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