CN113991022A - 一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，公开了一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池及其制备方法，太阳能电池包括叠层设置的透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿异质结层、空穴传输层和电极层；钙钛矿异质结层为双层或多层钙钛矿层结构，且相邻的钙钛矿层之间能形成异质结；钙钛矿层材料的结构通式为ABXmY3‑m，其中，A为阳离子且A选自MA、FA、Rb和Cs中的一种或多种；B为阳离子且B选自Pb和Sn中的一种或多种；X、Y均为阴离子，且均选自Cl、Br和I中的一种或多种。本发明的太阳能电池在铅锡钙钛矿异质结一端采用传统的铅基钙钛矿材料，另一端采用低毒的铅锡基钙钛矿材料，降低了电池中整体的铅含量，对环境污染程度小。

Description

一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，尤其涉及一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池及其制备方法。
背景技术
能源问题成为当今世界一大热点问题。以煤炭、石油和天然气等为代表的化石能源在地球上储备的数量是有限的，且在燃烧时会释放污染环境的气体。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，因此将太阳能转换成电能的太阳能电池一直是人们研究的热点。
钙钛矿材料具有优异的光电性能，高的光吸收系数，高的载流子迁移率，较长的载流子寿命和扩散长度。以钙钛矿材料为作为吸光层的钙钛矿太阳能电池具有成本低，制备工艺简单、效率高等优点，因此近年来受到人们越来越多的关注。以钙钛矿异质结的结构替代单种钙钛矿材料实现钙钛矿太阳能电池中的吸光层，有利于改善电池的光电特性。
现有技术CN 108269921 A公开了一种钙钛矿平面异质结太阳能电池及其制备方法，该技术采用气相法制备三维-二维异质结钙钛矿层作为吸光层，具体公开了将FTO/电子传输层衬底置于金属热蒸发镀膜机中，蒸镀得到PbI2膜层，再将所得PbI2倒置分别放在盛有MAI粉末和BAI粉末的条形瓷方舟上，放入真空烘箱，进行热处理，冷却后再用异丙醇清洗并加热去除残余的异丙醇后，得到三维-二维异质结钙钛矿层。
然而，该现有技术的制备过程中采用的是铅基钙钛矿，电池中整体铅含量高，对环境污染程度大。且其第一步需要单独采用蒸镀法制备PbI2膜层，工艺复杂，设备成本高，同时其表面生成的二维钙钛矿会降低钙钛矿太阳能电池的效率。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池材料及其制备方法，本发明采用溶液-气相混合法或全气相法制备了铅锡钙钛矿异质结作为钙钛矿太阳能电池结构中的吸光层，提高电池内部载流子的传输性能，减少钙钛矿组分中铅对环境的污染，可适用于大面积电池的制备。
本发明的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池材料及其制备方法是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一个目的是提供一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，包括透明导电衬底，以及所述透明导电衬底上依次叠层设置的电子传输层、钙钛矿异质结层、空穴传输层和电极层；
所述钙钛矿异质结层为双层或多层钙钛矿层结构，且相邻的钙钛矿层之间能形成异质结；
所述钙钛矿层材料的结构通式为ABXmY3-m，
其中，A为阳离子且A选自MA、FA、Rb和Cs中的一种或多种；
B为阳离子且B选自Pb和Sn中的一种或多种；
X、Y均为阴离子，且均选自Cl、Br和I中的一种或多种。
进一步地，所述钙钛矿异质结层的制备包括以下步骤：
S1，分别制备含有A和X的第一前驱体溶液和含有B和Y的第二前驱体溶液，随后将第二前驱体溶液均匀涂覆于所述电子传输层上，使其形成薄膜层，然后将第一前驱体溶液均匀涂覆于该薄膜层上，得到第一钙钛矿层；
或将含有A和X的第一原料和含有B和Y的第二原料均匀分散于有机溶剂中，制得第三前驱体溶液，然后将第三前驱体溶液均匀涂覆于该薄膜层上，得到第一钙钛矿层；
S2，将含有B和Y的粉末研磨充分，得到前驱体粉末I备用；并且将含有A和X的粉末研磨充分，得到前驱体粉末II备用；其中，B为Pb和Sn的混合物；
S3，采用双源热蒸发法，将第一钙钛矿层置于管式炉的40～50℃的低温区，将前驱体粉末I和前驱体粉末II置于管式炉的高温区，随后将管式炉的真空度抽至0.1Pa，将前驱体粉末II以20～40℃/min的速率升温至110～130℃，然后将前驱体粉末I以20～40℃/min的速率升温至290～310℃，随后用氩气吹扫管式炉腔，将高温区的加热处理后的前驱体粉末I和前驱体粉末II吹扫至低温区的第一钙钛矿层上，然后将第一钙钛矿层升温至60～80℃，退火40～60min，使其在第一钙钛矿层形成第二钙钛矿层，得到形成异质结的且具有双层钙钛矿层结构的钙钛矿异质结层；
或在S3的基础上继续进行S4，按照S2的步骤，重新制备一种前驱体粉末I和一种前驱体粉末II并将其置于管式炉的高温区，并将前一步骤得到的对应的钙钛矿层置于管式炉的低温区，采用双源热蒸发法，根据实际需求，重复S3的操作，使其在第二钙钛矿层上逐步形成多层钙钛矿层，得到形成异质结的且具有多层钙钛矿层结构的钙钛矿异质结层。
进一步地，所述第一钙钛矿层为铅基钙钛矿层，设置于所述第一钙钛矿层上的第二钙钛矿层及其他钙钛矿层均为铅锡基钙钛矿层。
进一步地，所述氩气吹扫的速率为60～80mL/min，吹扫时间为20～40min。
进一步地，S1中，所述第一前驱体溶液和所述第二前驱体溶液的体积为2～3:1；
S1中，所述第一原料和所述第二原料的摩尔比为1:1；
S3中，所述前驱体粉末I与所述前驱体粉末II的质量比为4～6:1。
进一步地，所述涂覆方式为旋涂法、刮涂法、丝网印刷、溶胶-凝胶法、气相法中的任意一种。
进一步地，所述空穴传输层选自2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、NiOx(氧化镍)、CuO、Cu2O、CuI、CuSCN和CuS中的任意一种。
进一步地，所述电子传输层为SnO2、TiO2、ZnO、PCBM和C60中的任意一种。
进一步地，所述透明导电衬底为ITO、FTO和AZO中的任意一种。
进一步地，所述电极层的材料选自Ag、Au、Cu、Ca和C中的任意一种。
本发明的第二个目的是提供一种上述太阳能电池的制备方法，
步骤1，对透明导电衬底进行预处理：
采用工业清洁剂Decon-90水溶液剂、去离子水、丙酮、异丙醇溶液在50℃下对方块电阻为10欧姆的透明导电衬底逐步进行20min的超声清洗；将所清洗过的透明导电衬底表面使用氮***吹干，再使用紫外臭氧设备处理衬底表面15min，得到预处理好后的衬底；
步骤2，采用旋涂法，将电子传输层的前驱体溶液涂覆于透明导电衬底上，制得钙钛矿太阳能电池的电子传输层；
步骤3，在电子传输层上制备第一钙钛矿层，随后采用双源热蒸发法，在第一钙钛矿层上制备第二钙钛矿层，得到形成铅锡钙钛矿异质结的钙钛矿异质结层；
步骤4，采用旋涂法，将空穴传输层的前驱体溶液涂覆于钙钛矿异质结层上，得到空穴传输层；
步骤5，在真空度为10-5Pa以下的真空条件下，利用掩膜版将电极材料蒸镀于空穴传输层上形成电极层，即得到钙钛矿太阳能电池。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明采用溶液-气相混合法或全气相法制备铅锡钙钛矿异质结，在异质结一端采用传统的铅基钙钛矿材料，另一端采用低毒的铅锡基钙钛矿材料，降低了电池中整体的铅含量，对环境污染程度小。
本发明在制备上层铅锡钙钛矿层过程中采用了双源共蒸发法，只需要一步就可以完成整个铅锡钙钛矿层的制备，工艺简单，成本低。
本发明由于钙钛矿异质结的形成，材料能带发生变化，在电池内部形成有利于载流子运动的自建电场，从而改善载流子传输特性，提高了电池性能。
附图说明
图1为本发明实施例1钙钛矿太阳能电池的整体结构示意图，自下而上分别为透明导电衬底1、电子传输层2、铅锡钙钛矿异质结层3、空穴传输层4、顶部电极5；
图2为本发明实施例2的铅锡钙钛矿异质结层3的结构示意图；其中底部铅基钙钛矿层表示第一钙钛矿层，顶部铅锡基钙钛矿层表示第三钙钛矿层，中间层表示第二钙钛矿层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
请参阅图1，本实施例提供一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，包括透明导电衬底1，以及透明导电衬底1上依次叠层设置的电子传输层2、钙钛矿异质结层3、空穴传输层4和电极层5。
本实施例的透明导电衬底1为ITO；电子传输层2为SnO2；空穴传输层4为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)；电极层5为Ag。
本实施例的太阳能电池是通过以下步骤制备而得的：
步骤1，预处理ITO透明导电衬底1：
采用工业清洁剂Decon-90水溶液剂、去离子水、丙酮、异丙醇溶液在50℃下，对方块电阻为10欧姆的ITO透明导电衬底1逐步进行20min的超声清洗，随后使用氮***将ITO透明导电衬底表面吹干，再使用紫外臭氧设备处理ITO透明导电衬底1表面15min，得到预处理好后的ITO透明导电衬底1。
步骤2，制备电子传输层2：
将浓度15％的SnO2胶体水溶液1mL加入去离子水，稀释配置质量浓度浓度5％的SnO2溶液3mL，摇匀混合；随后采用旋涂法，将其以3000r/min的转速旋涂于上述预处理好的衬底上，旋涂30s；再将旋涂好的电子传输层置放于热台上在150℃的温度下进行30min的退火，得到制备好的电子传输层2。
步骤3，制备钙钛矿异质结层3：
S1，制备第一钙钛矿层：
取630mg PbI2、65mg PbCl2和20mg CsI均匀分散于2mL DMF溶液中，配置PbX2前驱体溶液；取70mg MAI(甲基碘化铵)和30mg FAI(碘代甲脒)均匀分散于2mL的IPA(异丙醇)溶液中，配置MAI前驱体溶液；
将前述制备好的电子传输层转移进氮气手套箱内置于匀胶机并用移液枪吸取75μL PbX2前驱体溶液均匀涂覆于所制备好的电子传输层上，然后用匀胶机以3000r/min的转速旋涂45s，得到制备好的PbX2层；然后用移液枪吸取200μLMAI前驱体溶液均匀涂覆于所制备好的PbX2层上；然后用匀胶机以3000r/min的转速旋涂45s，经过100℃、10min的退火，得到第一钙钛矿层；
S2，将45mg SnI2和55mg PbI2粉末置入研钵充分研磨混合均匀后，得到前驱体粉末I，并将其放入石英坩埚中备用；将500mg MAI粉末置入研钵充分研磨后，得到前驱体粉末II，并将其放入另一个石英坩埚中备用；
S3，采用双源热蒸发法，将上述制得的第一钙钛矿层置入管式炉的低温区保持在45℃，并分别盛有前驱体粉末I和前驱体粉末II的两个石英坩埚置于管式炉的高温区；随后将管式炉的真空度抽到0.1Pa，然后将装有前驱体粉末II的石英坩埚以30℃/min的速率逐渐加热至120℃，将装有前驱体粉末I的石英坩埚以30℃/min的速率逐渐加热至300℃；然后以70mL/min速率通入氩气，使氩气吹扫管式炉腔，将高温区的经过热处理的前驱体粉末I和前驱体粉末II吹扫至低温区的第一钙钛矿层上，吹扫30min后，停止氮气吹扫和高温区石英坩埚的加热，然后将低温区的第一钙钛矿层加热到70℃，退火50min，使其在第一钙钛矿层形成第二钙钛矿层，从而得到形成异质结的双层钙钛矿异质结层3。
步骤4，制备空穴传输层4：
取75mg Spiro-OMeTAD、18μL的Li-TFSI(双三氟甲烷磺酰亚胺锂)、29μL的FK209(三(2-(1H-吡唑-1-基)-4-叔丁基吡啶)钴(III)三[双(三氟甲烷)磺酰亚胺])和29μL的tBP(4-叔丁基吡啶)溶入1ml氯苯中；随后采用旋涂法，将其以4000r/min的转速旋涂于上述制备好的钙钛矿异质结层3上，旋涂45s，在钙钛矿异质结层3上形成空穴传输层4。
步骤5，制备顶部电极5：
在10-5Pa的腔室真空度条件下，以
Figure BDA0003326818160000081
的速率，利用掩膜版将Ag蒸镀于制备好的空穴传输层4上，在空穴传输层4上形成100nm厚的Ag电极层5，及完成钙钛矿太阳能电池的制备。
实施例2
本实施例提供一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，包括透明导电衬底1，以及透明导电衬底1上依次叠层设置的电子传输层2、钙钛矿异质结层3、空穴传输层4和电极层5。
本实施例的透明导电衬底1为FTO；电子传输层2为ZnO；空穴传输层4为硫氰酸亚铜；电极层5为Au。
本实施例的太阳能电池是通过以下步骤制备而得的：
步骤1，预处理FTO透明导电衬底1：
采用工业清洁剂Decon-90水溶液剂、去离子水、丙酮、异丙醇溶液在50℃下，对方块电阻为15欧姆的FTO透明导电衬底1逐步进行20min的超声清洗，随后使用氮***将FTO透明导电衬底表面吹干，再使用紫外臭氧设备处理FTO透明导电衬底1表面20min，得到预处理好后的FTO透明导电衬底1。
步骤2，制备电子传输层2：
取1g二水合醋酸锌和0.28g乙醇胺溶于10ml的2-甲氧基乙醇，充分溶解后得到ZnO前驱体溶液；随后采用旋涂法，将其以3000r/min的转速旋涂于上述预处理好的衬底上，旋涂30s；再将旋涂好的电子传输层置放于热台上在130℃的温度下进行50min的退火，得到制备好的电子传输层2。
步骤3，制备钙钛矿异质结层3：
S1，制备第一钙钛矿层：
取MAI(甲基碘化铵)和PbI2按照1:1的摩尔比溶解于1ml的DMF溶液中，将其加热到70℃并充分搅拌溶解后得到钙钛矿前驱体溶液；
将步骤2中所得电子传输层加热到70℃，采用刮涂法，将所得钙钛矿前驱体溶液滴加至加热后的电子传输层之上，刮刀与衬底的距离保持在200μm，以20mm/s的速度刮过，再经过100℃、10min的退火，得到第一钙钛矿层；
S2，将45mg SnI2和55mg PbI2粉末置入研钵充分研磨混合均匀后，得到前驱体粉末I，并将其放入石英坩埚中备用；将500mg MAI粉末置入研钵充分研磨后，得到前驱体粉末II，并将其放入另一个石英坩埚中备用；
S3，采用双源热蒸发法，将上述制得的第一钙钛矿层置入管式炉的低温区保持在45℃，并分别盛有前驱体粉末I和前驱体粉末II的两个石英坩埚置于管式炉的高温区；随后将管式炉的真空度抽到0.1Pa，然后将装有前驱体粉末II的石英坩埚以30℃/min的速率逐渐加热至120℃，将装有前驱体粉末I的石英坩埚以30℃/min的速率逐渐加热至300℃；然后以70mL/min速率通入氩气，使氩气吹扫管式炉腔，将高温区的经过热处理的前驱体粉末I和前驱体粉末II吹扫至低温区的第一钙钛矿层上，吹扫30min后，停止氮气吹扫和高温区石英坩埚的加热，然后将低温区的第一钙钛矿层加热到70℃，退火50min，使其在第一钙钛矿层形成第二钙钛矿层。
S4，按照S2的步骤，将90mg SnI2粉末置入研钵充分研磨混合均匀后，得到重新制得一种前驱体粉末I，并将其放入石英坩埚中备用；将560mg FAI粉末置入研钵充分研磨后，重新制得一种第二前驱体粉末II，并将其放入另一个石英坩埚中备用；类似的按照S3中的方法，在第二钙钛矿层的上方得到新的第二钙钛矿层33后，将其加热到100℃，退火50min，得到形成异质结的三层钙钛矿异质结层3，如图2所示。
步骤4，制备空穴传输层4：
取35mg硫氰酸亚铜溶解在1mL的二乙基硫醚中，在室温下搅拌30分钟充分混合后，得到硫氰酸亚铜溶液；随后，采用旋涂法，将35μL的硫氰酸亚铜溶液以5000rpm的转速旋涂在制备好的钙钛矿异质结层3上，旋涂时间为30s，得到空穴传输层4。
步骤5，制备顶部电极5：
在10-5Pa的腔室真空度条件下，以
Figure BDA0003326818160000101
的速率，利用掩膜版将Au蒸镀于制备好的空穴传输层4上，在空穴传输层4上形成150nm厚的Au电极层5，及完成钙钛矿太阳能电池的制备。
实施例3
本实施例提供一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，包括透明导电衬底1，以及透明导电衬底1上依次叠层设置的电子传输层2、钙钛矿异质结层3、空穴传输层4和电极层5。
本实施例的透明导电衬底1为AZO；电子传输层2为TiO2；空穴传输层4为P3HT；电极层5为Cu。
本实施例的太阳能电池是通过以下步骤制备而得的：
步骤1，预处理AZO透明导电衬底1：
采用工业清洁剂Decon-90水溶液剂、去离子水、丙酮、异丙醇溶液在50℃下，对方块电阻为15欧姆的AZO透明导电衬底1逐步进行20min的超声清洗，随后使用氮***将AZO透明导电衬底表面吹干，再使用紫外臭氧设备处理AZO透明导电衬底1表面20min，得到预处理好后的AZO透明导电衬底1。
步骤2，制备电子传输层2：
取TiO2粉末配制为质量浓度为5％的TiO2溶液，取3mL采用旋涂法，将其以3000r/min的转速旋涂于上述预处理好的衬底上，旋涂30s；再将旋涂好的电子传输层置放于热台上在130℃的温度下进行50min的退火，得到制备好的电子传输层2。
步骤3，制备钙钛矿异质结层3：
S1，制备第一钙钛矿层：
取MAI(甲基碘化铵)和PbI2按照1:1的摩尔比溶解于1ml的DMF溶液中，将其加热到70℃并充分搅拌溶解后得到钙钛矿前驱体溶液；
将步骤2中所得电子传输层加热到70℃，采用刮涂法，将所得钙钛矿前驱体溶液滴加至加热后的电子传输层之上，刮刀与衬底的距离保持在200μm，以20mm/s的速度刮过，再经过90℃、15min的退火，得到第一钙钛矿层；
S2，将45mg SnI2和55mg PbI2粉末置入研钵充分研磨混合均匀后，得到前驱体粉末I，并将其放入石英坩埚中备用；将500mg MAI粉末置入研钵充分研磨后，得到前驱体粉末II，并将其放入另一个石英坩埚中备用；
S3，采用双源热蒸发法，将上述制得的第一钙钛矿层置入管式炉的低温区保持在40℃，并分别盛有前驱体粉末I和前驱体粉末II的两个石英坩埚置于管式炉的高温区；随后将管式炉的真空度抽到0.1Pa，然后将装有前驱体粉末II的石英坩埚以20℃/min的速率逐渐加热至110℃，将装有前驱体粉末I的石英坩埚以20℃/min的速率逐渐加热至290℃；然后以60mL/min速率通入氩气，使氩气吹扫管式炉腔，将高温区的经过热处理的前驱体粉末I和前驱体粉末II吹扫至低温区的第一钙钛矿层上，吹扫40min后，停止氮气吹扫和高温区石英坩埚的加热，然后将低温区的第一钙钛矿层加热到60℃，退火60min，使其在第一钙钛矿层形成第二钙钛矿层。
S4，按照S2的步骤，将90mg SnI2粉末置入研钵充分研磨混合均匀后，得到重新制得一种前驱体粉末I，并将其放入石英坩埚中备用；将560mg FAI粉末置入研钵充分研磨后，重新制得一种第二前驱体粉末II，并将其放入另一个石英坩埚中备用；类似的按照S3中的方法，在第二钙钛矿层的上方得到新的第二钙钛矿层33后，将其加热到100℃，退火50min，得到形成异质结的三层钙钛矿异质结层3。
步骤4，制备空穴传输层4：
称取P3HT并用乙醇配制为0.3mol/L的溶液，取35μL采用旋涂法，将其以4000rpm的转速旋涂在制备好的钙钛矿异质结层3上，旋涂时间为30s，得到空穴传输层4。
步骤5，制备顶部电极5：
在10-6Pa的腔室真空度条件下，以
Figure BDA0003326818160000131
的速率，利用掩膜版将Cu蒸镀于制备好的空穴传输层4上，在空穴传输层4上形成200nm厚的Cu电极层5，及完成钙钛矿太阳能电池的制备。
实施例4
本实施例提供一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例在制备钙钛矿异质结层3时，采用双源热蒸发法，将第一钙钛矿层置于管式炉的50℃的低温区，将前驱体粉末I和前驱体粉末II置于管式炉的高温区，随后将管式炉的真空度抽至0.1Pa，将前驱体粉末II以0℃/min的速率升温至130℃，然后将前驱体粉末I以40℃/min的速率升温至310℃，随后用氩气吹扫管式炉腔，将高温区的加热处理后的前驱体粉末I和前驱体粉末II吹扫至低温区的第一钙钛矿层上，然后将第一钙钛矿层升温至80℃，退火40min，使其在第一钙钛矿层形成第二钙钛矿层，得到形成异质结的且具有双层钙钛矿层结构的钙钛矿异质结层。其他与实施例1相同。
显然，上述的实施例仅仅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。

Claims (10)

1.一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，包括透明导电衬底(1)，以及所述透明导电衬底(1)上依次叠层设置的电子传输层(2)、钙钛矿异质结层(3)、空穴传输层(4)和电极层(5)；
所述钙钛矿异质结层(3)为双层或多层钙钛矿层结构，且相邻的钙钛矿层之间能形成异质结；
所述钙钛矿层材料的结构通式为ABXmY3-m，
其中，A为阳离子且A选自MA、FA、Rb和Cs中的一种或多种；
B为阳离子且B选自Pb和Sn中的一种或多种；
X、Y均为阴离子，且均选自Cl、Br和I中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿异质结层(3)的制备包括以下步骤：
S1，分别制备含有A和X的第一前驱体溶液和含有B和Y的第二前驱体溶液，随后将第二前驱体溶液均匀涂覆于所述电子传输层(2)上，使其形成薄膜层，然后将第一前驱体溶液均匀涂覆于所述薄膜层上，于90～110℃下退火5～15min后，获得第一钙钛矿层；
或将含有A和X的第一原料和含有B和Y的第二原料均匀分散于有机溶剂中，制得第三前驱体溶液，然后将第三前驱体溶液均匀涂覆于所述电子传输层(2)上，于90～110℃下退火5～15min后，获得第一钙钛矿层；
S2，将含有B和Y的原料粉末分别研磨充分，得到前驱体粉末I备用；并且将含有A和X的原料粉末研磨充分，得到前驱体粉末II备用；其中，B为Pb和Sn的混合物；
S3，采用双源热蒸发法，将第一钙钛矿层置于管式炉的40～50℃的低温区，将前驱体粉末I和前驱体粉末II置于管式炉的高温区，随后将管式炉的真空度抽至0.1Pa，将前驱体粉末II以20～40℃/min的速率升温至110～130℃，然后将前驱体粉末I以20～40℃/min的速率升温至290～310℃，随后用氩气吹扫管式炉腔，将高温区的加热处理后的前驱体粉末I和前驱体粉末II吹扫至低温区的第一钙钛矿层上，然后将第一钙钛矿层升温至60～80℃，退火40～60min，使其在第一钙钛矿层形成第二钙钛矿层，获得形成异质结的且具有双层钙钛矿层结构的钙钛矿异质结层(3)；
或在S3的基础上继续进行S4，按照S2的步骤，重新制备一种前驱体粉末I和一种前驱体粉末II并将其置于管式炉的高温区，并将前一步骤得到的对应的钙钛矿层置于管式炉的低温区，采用双源热蒸发法，根据实际需求，重复S3的操作，使其在第二钙钛矿层上逐步形成多层钙钛矿层，得到形成异质结的且具有多层钙钛矿层结构的钙钛矿异质结层(3)。
3.如权利要求2所述的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，所述第一钙钛矿层为铅基钙钛矿层，设置于所述第一钙钛矿层上的第二钙钛矿层及其他钙钛矿层均为铅锡基钙钛矿层。
4.如权利要求2所述的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，所述氩气吹扫的速率为60～80mL/min，吹扫时间为20～40min。
5.如权利要求2所述的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，S1中，所述第一前驱体溶液和所述第二前驱体溶液的体积为2～3:1；
S1中，所述第一原料和所述第二原料的摩尔比为1:1；
S3中，所述前驱体粉末I与所述前驱体粉末II的质量比为4～6:1。
6.如权利要求2所述的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，所述涂覆方式为旋涂法、刮涂法、丝网印刷、溶胶-凝胶法、气相法中的任意一种。
7.如权利要求1所述的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层选自Spiro-OMeTAD、PTAA、P3HT、PEDOT:PSS、NiOx、CuO、Cu2O、CuI、CuSCN和CuS中的任意一种。
8.如权利要求1所述的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层为SnO2、TiO2、ZnO、PCBM和C60中的任意一种。
9.如权利要求1所述的一种铅锡基钙钛矿异质结的太阳能电池，其特征在于，所述透明导电衬底为ITO、FTO和AZO中的任意一种；
所述电极层的材料选自Ag、Au、Cu、Ca和C中的任意一种。
10.一种权利要求1-9任意一项所述的太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，对透明导电衬底进行预处理；
步骤2，采用旋涂法，将电子传输层的前驱体溶液涂覆于透明导电衬底上，制得钙钛矿太阳能电池的电子传输层；
步骤3，在电子传输层上制备第一钙钛矿层，随后采用双源热蒸发法，在第一钙钛矿层上制备第二钙钛矿层，得到形成铅锡钙钛矿异质结的钙钛矿异质结层；
步骤4，采用旋涂法，将空穴传输层的前驱体溶液涂覆于钙钛矿异质结层上，得到空穴传输层；
步骤5，在真空度为10-5Pa以下的真空条件下，利用掩膜版将电极材料蒸镀于空穴传输层上形成电极层，即得到钙钛矿太阳能电池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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