太阳电池及其制备方法技术

技术编号:20276131 阅读:27 留言:0更新日期:2019-02-02 04:59
一种太阳电池的制备方法,包括如下步骤:提供一表面设置有导电材料的基板,对所述基板进行清洗;提供一铝掺杂的氧化锌溶液,并将所述铝掺杂的氧化锌溶液涂布于所述基板表面以形成一电子传输层;提供一钙钛矿溶液,并将所述钙钛矿溶液涂布于所述电子传输层远离所述基板的表面以形成一钙钛矿层;提供一空穴传输层溶液,并将所述空穴传输层溶液涂布于所述钙钛矿层远离所述基板表面形成一空穴传输层;以及,在所述空穴传输层以及基板未被覆盖的表面形成两个电极。本发明专利技术还提供由一种太阳电池。

【技术实现步骤摘要】
太阳电池及其制备方法
专利技术涉及电池领域,尤其涉及一种太阳电池及其制备方法。
技术介绍
太阳电池领域的发展分为传统的电池和新概念的太阳电池。传统太阳电池主要为硅太阳电池,因为硅是一种半导体材料,吸收太阳光后会产生一定的光伏效应。传统太阳电池为基于硅晶片的单晶硅和多晶硅以及GaAs为主要材料的电池。但是,这种电池问题主要还是成本过高,所以发展新型材料的太阳电池成为一种趋势。新概念的太阳电池主要以薄膜为主,如染料敏化电池、钙钛矿太阳电池。染料敏化电池染料敏化太阳电池(DSSCs)主要由工作电极、氧化还原电解质和对电极组成。光阳极就是工作电极,是由染料敏化的nc-TiO2多孔膜来构成的;其中二氧化钛的光阳极是整个DSSCs的核心部分,在电池中不仅起到负载染料的作用外,还起到了接收电子和传输电子的作用。但是,染料敏化电池的能量转换效率不算很高。近年来,一种用钙钛矿来作为吸光材料的太阳电池,由于具有自身制备成本低、光电转换效率较高等特点,得到了很大的关注和快速的发展。
技术实现思路
一种太阳电池的制备方法,包括如下步骤:提供一表面设置有导电材料的基板,对所述基板进行清洗;提供一铝掺杂的氧化锌溶液,并将所述铝掺杂的氧化锌溶液涂布于所述基板表面以形成一电子传输层;提供一钙钛矿溶液,并将所述钙钛矿溶液涂布于所述电子传输层远离所述基板的表面以形成一钙钛矿层;提供一空穴传输层溶液,并将所述空穴传输层溶液涂布于所述钙钛矿层远离所述基板表面形成一空穴传输层;以及在所述空穴传输层以及基板未被覆盖的表面形成两个电极。于一实施例中,对所述基板进行清洗包括如下步骤:使用去污粉对所述基板进行初次清洗;依次将所述基板置于去离子水、乙醇、异丙醇、丙酮中并使用超声波进行第二次清洗;以及将所述基板置于臭氧环境下进行第三次清洗。于一实施例中,所提供的铝掺杂的氧化锌溶液包括二水合乙酸锌及二水合乙酸锌。于一实施例中,采用旋涂的方式将所述铝掺杂的氧化锌溶液涂布于所述基板表面以形成一电子传输层,旋涂的转速小于5500rpm。于一实施例中,所述电子传输层的氧化锌中铝掺杂的摩尔浓度范围为3%~5%。于一实施例中,采用旋涂的方式将所述空穴传输层溶液涂布于所述钙钛矿层远离所述基板表面形成一空穴传输层,旋涂时的转速范围为1500~4500rpm。于一实施例中,旋涂所述钙钛矿溶液之前,对承载有所述电子传输层及所述钙钛矿层的基板进行加热。于一实施例中,在旋涂所述钙钛矿溶液的过程中向涂布有所述钙钛矿溶液的表面加入氯苯。于一实施例中,在所述钙钛矿溶液旋涂完毕后,使用氮气对所述钙钛矿溶液进行风干。一种太阳电池,所述太阳电池包括基板、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层以及金属电极,所述基板一表面设置有导电材料,所述电子传输层设置于所述基板设置有所述导电材料的表面并覆盖所述导电材料的至少部分,所述导电材料的部分表面未被所述电子传输层覆盖,所述钙钛矿层设置于所述电子传输层远离所述基板一侧,所述空穴传输层设置于所述钙钛矿层远离所述电子传输层一侧,所述金属电极包括第一电极及第二电极,所述第一电极设置于所述导电材料未被所述电子传输层覆盖的表面,所述第二电极设置于所述空穴传输层远离所述钙钛矿层一侧。本专利技术制备的太阳电池,在兼顾传统钙钛矿太阳电池制备成本低、光电转换效率高的优点的情况下,使太阳电池各层之间的结构更为紧密,拥有更好的光电性能。附图说明图1为本专利技术一实施例的太阳电池的制备流程示意图。图2为本专利技术一实施例的太阳电池的制备流程示意图。图3为本专利技术一实施例的太阳电池的制备流程示意图。图4为本专利技术一实施例的太阳电池的制备流程示意图。图5为本专利技术一实施例的太阳电池的制备流程示意图。图6为本专利技术的铝掺杂的氧化锌溶液的制备流程示意图。图7为旋涂转速为6000rpm时电子传输层的扫描电子显微镜图像。图8为不同摩尔浓度的铝掺杂的电子传输层的方块电阻的示意。图9为电子传输层的方块电阻关于不同铝掺杂的摩尔浓度的变化示意图。图10为钙钛矿溶液的制备流程示意图。图11为旋涂过程中未滴加氯苯(a)与滴加氯苯(b)的钙钛矿层的表面宏观示意图。图12为使用普通风机风干的钙钛矿层的扫描电子显微镜图像。图13为未使用氮气风干的钙钛矿层(a)与使用氮气风干的钙钛矿层(b)的扫描电子显微镜图像。图14为空穴传输层溶液的制备流程示意图。图15为本专利技术一实施例的制备方法制备的太阳电池的扫描电子显微镜图像。图16为本专利技术一实施例的太阳电池的剖视示意图。如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。主要元件符号说明具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术,但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似应用,因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术提供一种太阳电池10的制备方法。所述制备方法包括以下步骤:步骤S1:提供一表面设置有导电材料111的基板110,对所述基板进行清洗。如图1所示,为本专利技术一实施例的太阳电池10的制备流程示意图。于一实施例中,提供一基板110,基板110表面的至少部分设置有导电材料111,导电材料111可以为掺杂氟的氧化锡(SnO2)。使用去污粉对基板110进行初次清洗,随后将初次清洗完成的基板110置于一超声清洗机中进行第二次清洗。第二次清洗流程可为:将基板110置于去离子水环境中并超声清洗5至30分钟,随后依次将基板110置于乙醇、异丙醇、丙酮中并分别超声清洗5至30分钟,将清洗完成的基板110置于去离子水中保存。为去除第二次清洗后的基板110表面残留的有机物,可对基板110进行第三次清洗,可通过紫外线臭氧清洗机对基板110进行清洗,清洗时间为5至30分钟,臭氧可与基板110表面残留的有机物发生反应并生成挥发性气体以完成对有机物的清除,且臭氧具备表面改性的作用,可增强基板110表面的附着力。步骤S2:制备铝掺杂的氧化锌溶液。如图6所示,为本专利技术的铝掺杂的氧化锌溶液的制备流程示意图。将二水合乙酸锌以及相等的物质的量的二水合乙酸锌混合在甲醇溶液中,在室温下搅拌5至30分钟混合均匀得到透明溶液A。将九水合硝酸铝溶解于甲醇溶液中,室温下搅拌5至30分钟混合均匀得到透明溶液B。将透明溶液A和第二透明溶液B加入聚乙二醇中,在30~90℃下搅拌1至9小时。将搅拌均匀的混合溶液在室温下静置24至72小时就可以得到一第三透明溶液C,该第三透明溶液C为铝掺杂的氧化锌溶液。铝掺杂的氧化锌溶液在其他步骤中需要进行涂布操作,铝掺杂的氧化锌溶液中的聚乙二醇具备防裂剂的作用,二乙醇胺和聚乙二醇可改变铝掺杂的氧化锌溶液涂布凝固后的薄膜的表面性能,使薄膜表面更加光滑平整。步骤S3:将所述铝掺杂的氧化锌溶液涂布于所述基板110表面以形成一电子传输层120。如图2所示,为本专利技术一实施例的太阳电池10的制备流程示意图。于一实施例中,可通过旋涂的方式将铝掺杂的氧化锌(ZnO)溶液涂布于基板110表面以形成一电子传输层120,旋涂的转速应小于5500rpm,旋涂时间范围为10~30秒,对完成涂布的铝掺杂的氧化锌溶液涂布进行干燥,将基板110放置于温度为50~200℃的干燥台上加热5至30分钟,随后,将基板110置于管式炉中并在100~400℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳电池的制备方法,包括如下步骤:提供一表面设置有导电材料的基板,对所述基板进行清洗;提供一铝掺杂的氧化锌溶液,并将所述铝掺杂的氧化锌溶液涂布于所述基板表面以形成一电子传输层;提供一钙钛矿溶液,并将所述钙钛矿溶液涂布于所述电子传输层远离所述基板的表面以形成一钙钛矿层;提供一空穴传输层溶液,并将所述空穴传输层溶液涂布于所述钙钛矿层远离所述基板表面形成一空穴传输层;以及在所述空穴传输层以及基板未被覆盖的表面形成两个电极。

【技术特征摘要】
1.一种太阳电池的制备方法,包括如下步骤:提供一表面设置有导电材料的基板,对所述基板进行清洗;提供一铝掺杂的氧化锌溶液,并将所述铝掺杂的氧化锌溶液涂布于所述基板表面以形成一电子传输层;提供一钙钛矿溶液,并将所述钙钛矿溶液涂布于所述电子传输层远离所述基板的表面以形成一钙钛矿层;提供一空穴传输层溶液,并将所述空穴传输层溶液涂布于所述钙钛矿层远离所述基板表面形成一空穴传输层;以及在所述空穴传输层以及基板未被覆盖的表面形成两个电极。2.如权利要求1所述的太阳电池的制备方法,其特征在于,对所述基板进行清洗包括如下步骤:使用去污粉对所述基板进行初次清洗;依次将所述基板置于去离子水、乙醇、异丙醇、丙酮中并使用超声波进行第二次清洗;以及将所述基板置于臭氧环境下进行第三次清洗。3.如权利要求1所述的太阳电池的制备方法,其特征在于,所提供的铝掺杂的氧化锌溶液包括二水合乙酸锌及二水合乙酸锌。4.如权利要求1所述的太阳电池的制备方法,其特征在于,采用旋涂的方式将所述铝掺杂的氧化锌溶液涂布于所述基板表面以形成一电子传输层,旋涂的转速小于5500rpm。5.如权利要求1所述的太阳电池的制备方法,其特征在于,所述电子传输层的氧化锌中铝掺杂的摩尔浓度范围为3%~5%。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员:檀满林田勇付晓宇符冬菊王晓伟
申请(专利权)人:深圳清华大学研究院
类型:发明
国别省市:广东,44

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