本發明涉及一種鈣鈦礦太陽能電池，尤其涉及一種以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及基于氮摻雜碳點的電子傳輸層的制備方法，屬于太陽能電池技術領域。
背景技術：
在資源不斷匱乏的現實環境下，太陽能作為一種可再生的能源引起了人們的廣泛關注。而基于有機/無機復合鈣鈦礦材料(CH3NH3PbX3，其中X＝Cl、I、Br)的新型太陽能電池以其獨特的優勢得到了極大的發展和廣泛的研究，并且其商業化指日可待。
然而，目前鈣鈦礦太陽電池中的電子傳輸層一般為TiO2致密層，TiO2致密層的制備工藝復雜，制備試劑有毒。并且，目前鈣鈦礦太陽能電池的穩定性(熱穩定性和濕度穩定性)較差，這些因素限制了鈣鈦礦太陽電池的發展。所以，急需一種新型的電子傳輸層材料來應用于制備鈣鈦礦太陽能電池。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是，提供一種以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，氮摻雜碳點性質穩定、具有較好的電子傳輸性能，并且在保證一定轉化率的情況下大大提高了鈣鈦礦太陽能電池的穩定性；進一步地，本發明提供一種基于氮摻雜碳點的電子傳輸層的制備方法，采用水熱法制備氮摻雜碳點，制備工藝簡單可控，操作過程毒性較小，能耗低，生產成本低。
為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：
以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，從下至上依次包括導電基體、電子傳輸層、介孔層、鈣鈦礦層、空穴導電層和金屬電極；所述電子傳輸層的材料為氮摻雜碳點。
所述介孔層的材料為二氧化鈦納米管，所述二氧化鈦納米管的管徑為100～150nm，長度為10～13μm。
所述導電基體包括FTO導電玻璃。
所述電子傳輸層的厚度為30～100nm。
所述鈣鈦礦層的材料包括CH3NH3PbI3、CH3NH3PbClXI3-X或CH3NH3PbBr3；其中0≦X≦3。
所述空穴導電層的材料包括Spiro-OMeTAD，所述空穴導電層的厚度為50～160nm。
所述金屬電極的材料包括金或銀，所述金屬電極的厚度為50～120nm。
基于氮摻雜碳點的電子傳輸層的制備方法，包括以下步驟：將一定質量比的濃鹽酸、葡萄糖和去離子水混合，在80～100℃的溫度下回流7～10h，透析處理后得碳點；將一定體積比的上述碳點和濃氨水的混合液轉移到反應釜中，加熱到120～160℃，保溫10～12h，得到氮摻雜碳點。
所述濃鹽酸、葡萄糖和去離子水的質量比為1：(1～4)：(3～8)；所述碳點和濃氨水的體積比為(2～5)：1。
所述反應釜包括聚四氟乙烯反應釜。
以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：
S01，導電基體的前處理，采用去離子水、丙酮、乙醇分別超聲清洗30min，用氮氣吹干，并用UVO處理30min；
S02，將一定質量比的濃鹽酸、葡萄糖和去離子水混合，在80～100℃的溫度下回流7～10h，透析處理后得碳點；將一定體積比的上述碳點和濃氨水的混合液轉移到反應釜中，加熱到120～160℃，保溫10～12h，得到氮摻雜碳點；
S03，將經過S01處理的導電基體旋涂一層經過S02得到的氮摻雜碳點；
S04，將經過S03得到的含有氮摻雜碳點的導電基體旋涂一層二氧化鈦納米管層；
S05，將經過S04得到的氮摻雜碳點和二氧化鈦納米管層清洗后，放入平板加熱臺中450℃退火處理50min，然后隨爐冷卻；
S06，使用鈣鈦礦旋涂液在S05制得的樣品上旋涂一層鈣鈦礦層，勻膠后上進行退火處理；
S07，在上述鈣鈦礦層上旋涂一層空穴導電層；
S08，在上述空穴導電層上蒸鍍一層金屬電極。
本發明提供的一種以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及基于氮摻雜碳點的電子傳輸層的制備方法，氮摻雜碳點制備工藝簡單可控，操作過程毒性較小，生產成本低。氮摻雜碳點性質穩定且具有較好的電子傳輸性質，并且在保證一定轉化率的情況下大大提高了鈣鈦礦太陽電池能電池的穩定性。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
實施例1：
如圖1所示，以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，包括導電基體1，涂抹于導電基底1上的電子傳輸層2，涂抹于電子傳輸層2上的介孔層3，涂抹于介孔層3上的鈣鈦礦層4，制于鈣鈦礦層4上的空穴導電層5和制于空穴導電層5上的金屬電極6。
所述介孔層3的材料為二氧化鈦納米管，所述二氧化鈦納米管的管徑為100nm，長度為10μm。
所述導電基體1為FTO導電玻璃。
所述鈣鈦礦層4的材料為CH3NH3PbI3。
所述空穴導電層5的材料為Spiro-OMeTAD，所述空穴導電層5的厚度為50nm。
所述金屬電極6的材料為金，所述金屬電極6的厚度為50nm。
所述電子傳輸層2的材料為氮摻雜碳點；所述電子傳輸層2的厚度為30nm。
基于氮摻雜碳點的電子傳輸層的制備方法，包括以下步驟：將質量比為1：2：3的濃鹽酸、葡萄糖和去離子水混合，在100℃的溫度下回流7h，透析處理后得碳點；將體積比為2:1的上述碳點和濃氨水的混合液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，加熱到120℃，保溫10h，得到氮摻雜碳點。
以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法：包括以下步驟：
S01，導電基體1清洗后，使用氮氣吹干，UVO處理30min后，取出待用；
S02，將質量比為1：2：3的濃鹽酸、葡萄糖和去離子水混合，在100℃的溫度下回流7h。進行透析處理后，將體積比為2：1的上述碳點和濃氨水的混合液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，加熱到120℃，保溫10h，得到氮摻雜碳點；
S03，將經過S01處理的導電基體1涂一層S02制備的氮摻雜碳點，勻膠速度為5000rpm，時間30s；
S04，將經過S03得到的含有氮摻雜碳點的導電基體1旋涂一層二氧化鈦納米管層，勻膠速度為4000rpm，時間20s；
S05，將經過S04得到的氮摻雜碳點和二氧化鈦納米管層清洗后，放入平板加熱臺中450℃退火處理50min，然后隨爐冷卻；
S06，在手套箱中，使用鈣鈦礦旋涂液旋涂一層鈣鈦礦層4，勻膠速度為2000rpm，時間40s，50℃下退火3min，90℃下退火5min；
S07，在手套箱中，將上述鈣鈦礦層4上旋涂一層空穴導電層5，勻膠速度為3000rpm，時間45s；
S08，將上述空穴導電層5上蒸鍍一層金屬電極6。
本發明的氮摻雜碳點通過水熱法制備，性質穩定且具有較好的電子傳輸性質。并且在保證一定轉化率的情況下大大的提高了鈣鈦礦太陽電池的穩定性。
實施例2：
如圖1所示，以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，從下至上依次包括導電基體1、電子傳輸層2、介孔層3、鈣鈦礦層4、空穴導電層5和金屬電極6；所述電子傳輸層2的材料為氮摻雜碳點。
所述介孔層3的材料為二氧化鈦納米管，所述二氧化鈦納米管的管徑為150nm，長度為13μm。
所述導電基體1為FTO導電玻璃。
所述鈣鈦礦層4的材料為CH3NH3PbBr3。
所述空穴導電層5的材料為Spiro-OMeTAD，所述空穴導電層5的厚度為160nm。
所述金屬電極6的材料為銀，所述金屬電極6的厚度為120nm。
所述電子傳輸層2的材料為氮摻雜碳點；所述電子傳輸層2的厚度為100nm。
基于氮摻雜碳點的電子傳輸層的制備方法，包括以下步驟：將質量比為1：1：3的濃鹽酸、葡萄糖和去離子水混合，在80℃的溫度下回流10h，透析處理后得碳點；將體積比為5：1的上述碳點和濃氨水的混合液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，加熱到160℃，保溫12h，得到氮摻雜碳點。
實施例3：
如圖1所示，以氮摻雜碳點為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，從下至上依次包括導電基體1、電子傳輸層2、介孔層3、鈣鈦礦層4、空穴導電層5和金屬電極6；所述電子傳輸層2的材料為氮摻雜碳點。
所述介孔層3的材料為二氧化鈦納米管，所述二氧化鈦納米管的管徑為120nm，長度為11μm。
所述導電基體1為FTO導電玻璃。
所述鈣鈦礦層4的材料為CH3NH3PbClI2。
所述空穴導電層5的材料為Spiro-OMeTAD，所述空穴導電層5的厚度為100nm。
所述金屬電極6的材料為金，所述金屬電極6的厚度為100nm。
所述電子傳輸層2的材料為氮摻雜碳點；所述電子傳輸層2的厚度為70nm。
基于氮摻雜碳點的電子傳輸層的制備方法，包括以下步驟：將質量比為1：4：8的濃鹽酸、葡萄糖和去離子水混合，在90℃的溫度下回流8h，透析處理后得碳點；將體積比為3：1的上述碳點和濃氨水的混合液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，加熱到140℃，保溫11h，得到氮摻雜碳點。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。