基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，属于太阳能电池技术领域。本实用新型专利技术包括衬底和依次层叠于该衬底上的透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极，钙钛矿吸光层为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜。本实用新型专利技术能够解决现有技术中存在的电池稳定性差、电流密度与电压曲线测试时迟滞的问题，可有效提高载流子迁移率及电池转换效率，提升电池稳定性。

Solar cells based on poly (two alkyne / perovskite) nanocomposite films

The utility model provides a solar cell based on a polyethylene two alkyne / perovskite nanocomposite film, belonging to the technical field of solar cells. The utility model comprises a substrate and a transparent electrode are sequentially stacked on the substrate, the electron transport layer perovskite, light absorbing layer and hole transfer layer and metal electrode, a light absorbing layer for perovskite poly two alkyne / perovskite nano composite film. The utility model can solve the stability of the battery in the prior art, the current density and voltage hysteresis curve test problems, can effectively improve the carrier mobility and the conversion efficiency, enhance the stability of the battery.

【技术实现步骤摘要】
基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池
本技术属于太阳能电池
，尤其涉及一种基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池。
技术介绍
将太阳能转换为电能是解决环境污染和能源危机的重要途径之一，近年来以钙钛矿为吸光材料的新型太阳能电池发展迅猛，转化效率已提升至22.1%（认证效率），受到了越来越多的科研工作者的关注。钙钛矿吸光层作为钙钛矿太阳能电池的核心部分，其成膜质量对电池性能起着决定性作用。钙钛矿的成膜性与钙钛矿的制备工艺密切相关，目前主要的制备手段有溶液法、真空沉积法、蒸汽辅助沉积法等。其中溶液法因工艺简单、成本低廉而被广泛应用。但溶液法容易受多种因素的影响，制备的钙钛矿膜可控性较差。因此控制钙钛矿薄膜的生长、改善其成膜性能对提高器件的光电性能十分关键。为了调控钙钛矿吸光层薄膜生长过程、提高膜层质量，已经有许多技术被报道。在前驱体溶液中加入添加剂以调控钙钛矿形貌，是优化电池性能的一种简单、有效的手段。目前，许多研究组开展了在钙钛矿材料中掺杂添加剂的相关工作，例如：掺杂含氯的前驱体（CH3NH3Cl、NH4Cl、PbCl2）、无机酸（HI、次磷酸）、高分子聚合物（PEG、PVP等）等多种类型。研究表明添加剂的引入，可在一定程度上改善钙钛矿的成膜性与结晶性能，进而提高电池的光电转换效率或改善器件稳定性。但是某些添加剂改善钙钛矿成膜的机制尚不清晰，改善效果也具有一定的局限性，比如电池在工作时输出不稳定，且寿命较差，电流密度与电压（J-V）曲线测试时迟滞现象严重。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，能够解决现有技术中存在的电池稳定性差、电流密度与电压曲线测试时迟滞的问题，可有效提高载流子迁移率及电池转换效率，提升电池稳定性。为解决上述技术问题，本技术采取的技术方案是：基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，包括衬底和依次层叠于该衬底上的透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极，所述钙钛矿吸光层为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜。进一步地，所述的钙钛矿吸光层薄膜厚度为80-800nm。进一步地，所述的钙钛矿吸光层薄膜厚度为200-400nm。进一步地，所述的电子传输层厚度为5-150nm。进一步地，所述的电子传输层厚度为10-50nm进一步地，所述的空穴传输层的厚度为5-300nm。进一步地，所述的空穴传输层的厚度为10-150nm。进一步地，所述的电子传输层选自TiO2、SnO2、ZnO、富勒烯衍生物PC61BM、富勒烯衍生物PC71BM、钛的螯合物TIPD、ICBA或C60衍生物中的任意一种。进一步地，所述金属电极选自金属材料金、银、铜、铝中的一种。本技术的有益效果在于：（1）本技术的钙钛矿吸光层薄膜为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜，是在钙钛矿前驱体溶液中加入含多种功能团的乙二炔，增加吸光层薄膜的晶粒尺寸及致密性，获得高质量钙钛矿薄膜，显著提高电池的光电性能及其稳定性。（2）本技术所采用乙二炔，有利于光生载流子的传输，降低载流子复合几率，提高器件输出的稳定性、消除器件的测试迟滞效应。附图说明图1为本技术基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池实施例的结构示意图。图中：1-衬底、2-透明电极、3-电子传输层、4-钙钛矿吸光层、5-空穴传输层、6-金属电极。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。本技术提供一种基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，实施例结构参见图1，基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，包括衬底和依次层叠于该衬底上的透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极，钙钛矿吸光层为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜。本技术提供的太阳能电池，钙钛矿吸光层为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜，可有效提高载流子迁移率及电池转换效率，消除电池测试时的迟滞现象。进一步地，钙钛矿吸光层薄膜厚度为80-800nm。进一步地，钙钛矿吸光层薄膜厚度为200-400nm。进一步地，电子传输层厚度为5-150nm。进一步地，电子传输层厚度为10-50nm进一步地，空穴传输层的厚度为5-300nm。进一步地，空穴传输层的厚度为10-150nm。进一步地，电子传输层选自TiO2、SnO2、ZnO、富勒烯衍生物PC61BM、富勒烯衍生物PC71BM、钛的螯合物TIPD、ICBA或C60衍生物中的任意一种。进一步地，金属电极选自金属材料金、银、铜、铝中的一种。为了进一步的对本技术进行解释，本文还给出了基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：一、在衬底上制备透明电极，清洗透明电极，蚀刻电极图案后清洗、烘干、紫外/臭氧处理；二、在透明电极上制备电子传输层；三、在电子传输层的表面涂覆钙钛矿涂布液，制备钙钛矿吸光层；四、在钙钛矿吸光层的表面制备空穴传输层；五、在空穴传输层表面制备金属电极。钙钛矿吸光层薄膜由下述方法制备：将钙钛矿前驱体材料与乙二炔小分子均匀分散于极性有机溶剂中，形成钙钛矿溶液；将涂布液通过刮涂法、旋涂法、喷涂法或喷墨打印在电子传输层表面，高温干燥退火得到聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜。其中，乙二炔小分子两端的氨基基团可以嵌入钙钛矿晶格内部，与钙钛矿前驱体材料相互作用，调控钙钛矿的结晶与生长过程，使其形成三维交互的网络结构，增加吸光层薄膜的晶粒尺寸及致密性，提高电池的光电转换效率。同时由于分子间的强烈的氢键相互作用，乙二炔小分子会规则排布，在钙钛矿薄膜加热退火过程中，在热的作用下会发生拓扑聚合形成聚乙二炔。在钙钛矿薄膜中碘的掺杂作用下，聚乙二炔具有一定的电荷传输能力，在钙钛矿晶粒间原位形成有机导电网络，有利于光生电子传输，降低载流子复合几率，提高器件输出的稳定性、消除器件的测试迟滞效应。在上述实施例的基础上，进一步地，钙钛矿涂布液的组成及质量份数为：钙钛矿前驱体材料30%-50%乙二炔小分子1%-5%有机溶剂45%-65%其中，乙二炔小分子的添加量直接会影响钙钛矿吸光层的形貌及导电性。若乙二炔小分子的添加量＜1wt%，会无法起到辅助成膜及传输电荷的作用。而如果乙二炔小分子的添加量＞wt5%，则会使影响钙钛矿晶粒的纯度、成膜质量及光学性能。其中，进一步说明的是，wt是weight的英文缩写，是指重量百分含量的意思，1wt%=10000ppm，ppm是以百万计含量。在上述实施例的基础上，进一步地技术方案为，乙二炔小分子选自化学通式为NH3-(CH2)n-R1-X1-CH≡CH-X2-R2-(CH2)n-NH3的一种或多种，其中，R1、R2取代基可彼此相同或不同，可以为脲基或氨基甲酸酯基；X1、X2取代基可彼此相同或不同，为亚烷基-(CH2)n1-或含有一个或多个链中氧原子的亚烷基，n1为1-6；n的取值范围为0-8。其中，端氨基基团可掺入到钙钛矿晶格内部，起到使钙钛矿晶粒之间交联的作用，提高薄膜的致密度及覆盖率，避免针孔缺陷的形成。此外，脲基与氨基甲酸酯基团的引入可使乙二炔小分子之本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，其特征在于，包括衬底和依次层叠于该衬底上的透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极，所述钙钛矿吸光层为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜。

【技术特征摘要】
1.基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，其特征在于，包括衬底和依次层叠于该衬底上的透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极，所述钙钛矿吸光层为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜。2.如权利要求1所述的基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，其特征在于，所述的钙钛矿吸光层薄膜厚度为80-800nm。3.如权利要求2所述的基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，其特征在于，所述的钙钛矿吸光层薄膜厚度为200-400nm。4.如权利要求1所述的基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，其特征在于，所述的电子传输层厚度为5-150nm。5.如权利要求4所述的基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，李锋，杨刚，刘莹，陈志军，白雪天，李英叶，
申请(专利权)人：英利集团有限公司，
类型：新型
国别省市：河北,13