一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，涉及太阳能电池。从下至上依次设有铟锡氧化物玻璃衬底、ZnO电子传输层、CH3NH3PbI3层、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴空穴传输层和金属背电极层；金属背电极层为Au背电极层或Ag背电极层。铟锡氧化物玻璃衬底的厚度可为100～150nm。所述ZnO电子传输层的厚度可为20～120nm。CH3NH3PbI3层的厚度可为20～120nm。2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴空穴传输层的厚度可为40～60nm。金属背电极层的厚度可为60～150nm。
【技术实现步骤摘要】
-种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池
本技术涉及太阳能电池，特别是涉及一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿 型太阳能电池。
技术介绍
随着全球经济的发展，能源消耗越来越多，其中像石油资源越来越少，能源问题必 将会成为今后的一个重大问题。太阳能为可再生资源，且具有取之不尽用之不竭的特点，因 此太阳能电池的发展具有重要的意义。但是现今的太阳能电池要不光电转换效率低，要不 成本太高。目前，硅太阳能电池具有较高的效率，但是在制备过程中需高温、高真空，成本非 常高。有机聚合物太阳能电池具有成本较低、无毒、制备容易、可大面积柔性制造等特点，但 其光电转换效率还较低。 钙钛矿型太阳能电池，为光伏领域的一个新成员，其吸光材料是基于有机-无机 杂化的钙钛矿结构（最常见的为CH 3NH3PbI3)的半导体材料，吸光范围宽，且自身具有高的 载流子迁移率及较长的载流子寿命，光生电子和空穴能够迁移较长的距离，有利于其被外 电路收集形成电流，因而电池能够获得高的光电转换效率。 目前，基于CH3NH3PbI3的钙钛矿型电池通常采用TiO 2作为电子传输层，并且能够获 得比较高的效率。但是此TiO2电子传输层结构需要两层结构，一层为致密的TiO 2层，一层 为介孔结构的TiO2层，而且都需要高达500°C温度烧结制备，两层厚度300nm以上，工艺较 为复杂。 而采用溅射ZnO薄膜作为电子传输层，仅需要20nm以上，同时仅需一层，制备工艺 较为简单，且具有较高的效率。 中国专利CN104091888A公开一种钙钛矿型太阳能电池及其制备方法。所述钙钛 矿型太阳能电池由FTO玻璃基底、三明治结构Ti0 2/Zn0/Ti02致密层、TiO2介孔/钙钛矿结 构材料活性吸光层、spiro-OMeTAD空穴传输层与金电极组成。 中国专利CN104051629A公开一种基于喷涂工艺制备钙钛矿型太阳能电池的方 法，具体为通过在透明导电基底上依次喷涂空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层以及顶 电极而制备得到。通过改变喷涂工艺的不同参数，可以实现对器件质量及性能的调控。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电 池。 本技术从下至上依次设有铟锡氧化物（ITO)玻璃衬底、ZnO电子传输层、 CH3NH3PbI3层、2, 2'，7, 7' -四[N，N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9, 9' -螺二芴空穴传输层 和金属背电极层；所述金属背电极层为Au背电极层或Ag背电极层。 所述铟锡氧化物（ITO)玻璃衬底的厚度可为100?150nm。 所述ZnO电子传输层的厚度可为20?120nm。 所述CH3NH3PbI3层的厚度可为20?120nm。 所述2, 2'，7, 7' -四[N，N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9, 9' -螺二芴空穴传输层 的厚度可为40?60nm。 所述金属背电极层的厚度可为60?150nm。 本技术可采用以下方法制备： 步骤一：将ITO玻璃衬底切割成所需的25mmX25mm，用洗洁精和去离子水洗涤 15min，以便去除油脂和有机物，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声洗涤lOmin，氮气吹干 待用，即制得导电玻璃衬底，厚度为100?150nm。 步骤二：在步骤一所得的ITO玻璃衬底上，通过磁控溅射制得所需厚度的ZnO薄 膜，然后在150°C下加热IOmin退火，制得所需的溅射ZnO电子传输层。 步骤三：在70°C下，配制lmol/L PbI2的01^溶液，然后利用匀胶机将PbI2溶液旋 涂在电子传输层上，制得黄色的PbI 2薄膜，在空气中干燥5min ;然后将PbI2薄膜浸入IOmg/ mL CH3NH3I的异丙醇溶液，保持2min，然后用干净的异丙醇进行漂洗，氮气吹干，即制得棕色 钙钛矿型材料CH 3NH3PbI315 步骤四：将浓度为80mg的2, 2'，7, 7' -四[N，N-二（4-甲氧基苯基）氨 基]-9, 9' -螺二芴（spiro-MeOTAD)、17. 5uL 520mg/ml 二（三氟甲基磺酸酰）亚胺锂 (Li-TFSI)的乙腈溶液、28. 5uL的4-叔丁基吡啶（TBP)溶解在氯苯溶液中，通过溶液旋涂 的方法旋涂在钙钛矿型材料CH3NH 3PbI3上，制得空穴传输层； 步骤五：在4 X KT4真空条件下采用热蒸镀法60?150nm Au (Ag)作为背电极，即 制得钙钛矿型太阳能电池。 本技术的优点和积极效果是： 1、在钙钛矿型太阳能电池中采用溅射ZnO为电子传输层，此溅射ZnO薄膜具有优 选c轴取向和低缺陷浓度，具有较高的电子传输能力，电荷分离出的电子能够较为有效地 被外电路收集形成电流，光电转换效率较高。 2、本技术以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，制作简便，仅需 一层，且厚度较低（120nm以下），不需要两层。 3、本技术以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池的光电转换效率 商。 【附图说明】 图1为本技术实施例的结构示意图。 【具体实施方式】 实施例1 : -种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，如图1所示，由透明导电 玻璃衬底1、电子传输层2、|丐钛矿型材料层3、空穴传输层4和Au/Ag金属背电极层5组 成并依次构成叠层结构，所述透明导电玻璃衬底1为ITO导电玻璃；电子传输层2为溅射 ZnO薄膜，厚度为40nm ;钙钛矿型材料层3为CH3NH3PbI3层，厚度为300nm ;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-MeOTAD)层，厚度为 40nm ;金属背电极层5为Ag,厚度为lOOnm。 实施例2 : -种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，由透明导电玻璃衬底、电 子传输层、钙钛矿型材料层、空穴传输层和Au/Ag金属背电极层组成并依次构成叠层结构， 所述透明导电玻璃衬底为ITO导电玻璃；电子传输层为溅射ZnO薄膜，厚度为20nm ;钙钛矿 型材料层为CH3NH3PbI3层，厚度为300nm ;空穴传输层为2, 2'，7, 7' -四[N，N-二（4-甲氧基 苯基）氨基]-9, 9' -螺二莉（spiro-MeOTAD)层，厚度为40nm ;金属背电极层为Ag,厚度为 60nm〇 实施例3 : 一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，由透明导电玻璃衬底、电 子传输层、钙钛矿型材料层、空穴传输层和Au/Ag金属背电极层组成并依次构成叠层结构， 所述透明导电玻璃衬底为ITO导电玻璃；电子传输层为溅射ZnO薄膜，厚度为120nm ;钙钛 矿型材料层为CH3NH3PbI3层，厚度为300nm ;空穴传输层为2, 2'，7, 7' -四[N，N-二（4-甲氧 基苯基）氨基]-9, 9' -螺二芴（spiro-MeOTAD)层，厚度为40nm ;金属背电极层为Au,厚度 为 60nm。 实施例4 : -种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于从下至上依次设有铟锡氧化物玻璃衬底、ZnO电子传输层、CH3NH3PbI3层、2,2',7,7'‑四[N,N‑二(4‑甲氧基苯基)氨基]‑9,9'‑螺二芴空穴传输层和金属背电极层；所述金属背电极层为Au背电极层或Ag背电极层。
【技术特征摘要】
1. 一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于从下至上依次设 有铟锡氧化物玻璃衬底、ZnO电子传输层、CH3NH3PbI3层、2, 2'，7, 7' -四[N，N-二（4-甲氧 基苯基）氨基]-9, 9'-螺二芴空穴传输层和金属背电极层；所述金属背电极层为Au背电极 层或Ag背电极层。2. 如权利要求1所述一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，其特征在 于所述铟锡氧化物玻璃衬底的厚度为100?150nm。3. 如权利要求1所述一种以溅射ZnO为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池，其特征在 ...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁禄生，陈伟中，王保增，蔡龙华，陈凯武，蔡耀斌，白华，田清勇，范斌，
申请(专利权)人：厦门惟华光能有限公司，
类型：新型
国别省市：福建;35
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