本发明专利技术提供一种基于多孔有机或有机无机杂化骨架支撑的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。这种方法是通过将钙钛矿前驱体液渗透、填充于多孔有机或有机无机杂化材料骨架中形成活性吸光层，然后将两个电极直接夹叠在该活性吸光层两侧而制备成钙钛矿太阳能电池。从而实现极大地简化制备工艺、减少制备时间并避免高温烧结的目的。与现有方法相比，本发明专利技术可选有机或有机无机杂化材料骨架种类多，器件结构和制备工艺简单，制备成本和时间减少，可采用常温或较低温度的条件，适合柔性太阳能电池的制备以及大规模生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种基于多孔有机或有机无机杂化骨架的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
近期，钙钛矿半导体材料因其具有吸光范围宽、吸收系数高、载流子杂化时间长、稳定性好以及廉价等优点而备受关注，基于该类钙钛矿半导体材料的新型薄膜太阳能电池器件亦被广泛研究，已报道最高效率达20.1%，有望与硅基太阳能电池这一传统光伏技术相比拟。目前，以这类钙钛矿半导体材料为吸光材料的新型薄膜太阳能电池主要包括三种结构，第一种是基于对纳晶多孔宽禁带半导体薄膜(如Ti02，ZnO, SnO2)敏化的薄膜电池，第二种是以多孔无机氧化物绝缘材料薄膜(如Al2O3, ZrO2, 5102等)为支架层的本体异质结薄膜电池，第三种是无多孔层支架的平面异质结薄膜电池，而以多孔有机或有机无机杂化材料骨架为支架层的钙钛矿太阳能电池未见报道。并且此类钙钛矿太阳能电池是通过将所有功能层顺次层叠于基底上制备而成，工艺繁多、复杂，并且采用多孔氧化物支架层的太阳能电池，通常需要高温烧结来形成稳定的无机氧化物多孔骨架结构，这不利于该太阳能电池的大规模生产，进而限制了其实际应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术工艺繁复和高温烧结的不足，本专利技术提供一种基于多孔有机或有机无机杂化骨架支撑的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。这种方法是通过将钙钛矿前驱体液渗透、填充于多孔有机或有机无机杂化材料骨架中形成活性吸光层，然后将两个电极直接夹叠在该活性吸光层两侧而制备成钙钛矿太阳能电池。从而实现极大地简化制备工艺、减少制备时间的目的。同时，由于采用有机或有机无机杂化骨架的结构可采用常温或较低的温度实现制备，避免了超过150°C的高温烧结，因此也适用于塑料等基底，可实现柔性太阳能电池的制备。本专利技术提供一种多孔有机或有机无机杂化材料骨架支撑的钙钛矿太阳能电池，包括多孔有机或有机无机杂化材料骨架、钙钛矿半导体材料渗透和填充于所述骨架中形成的活性吸光层以及夹叠于所述活性吸光层两侧的电极。优选的，所述的骨架为多孔有机或有机无机杂化材料，纤维素、天然橡胶、PB(聚丁二烯)、PC (聚碳酸酯)、PE (聚乙烯)、PP (聚丙烯)、PS (聚苯乙烯)、PVC (聚氯乙烯)、PVA(聚乙烯醇)、PAN(聚丙烯腈)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲脂)、PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、PTFE (聚四氟乙烯)、PPS (聚苯硫醚)、PET (聚对苯二甲酸乙二酯)、ABS (丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)、SBS (苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物)、S12( 二氧化硅)/PMMA, T12 ( 二氧化钛)/PMMA等杂化材料等。优选的，所述的钙钛矿半导体材料为ABX3，其中A为烷基胺、碱族元素中至少一种，B正二价金属元素中至少一种，X为碘、溴和氯中至少一种。优选的，所述骨架在填充钙钛矿半导体材料之后成为活性吸光层。优选的，所述的电极为刚性或柔性电极，其上还可以具有各种修饰材料层，例如:SnO2 (二氧化锡)、T12 (二氧化钛)、ZnO (氧化锌)、PEDOT:PSS (聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐)、PVK(聚乙烯咔唑)、Poly-TPD (聚、4- 丁基-N，N- 二苯基苯胺均聚物)、PCDTBT (聚-2，5-噻吩二基-2，I, 3-苯并噻二唑-4，7- 二基-2，5-噻吩二基])等。本专利技术的另一方面，提供一种基于多孔有机或有机无机杂化骨架的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤:I)制备一层多孔骨架；2)利用溶液法将活性吸光材料充分渗透、填充于所述多孔骨架中，即得到活性吸光层;;3)将所述电极夹叠于活性吸光层两侧，即得到钙钛矿太阳能电池器件。优选的，步骤I)中所述的多孔骨架为多孔有机或有机无机杂化材料。优选的，步骤2)中所述溶液法包括狭缝涂布、刮涂、丝网印刷和浸渍等。优选的，步骤2)中所述溶液法可以是一步法，也可以是两步法。一步法是将ABX3钙钛矿前驱体液直接渗透、填充于所述骨架中，两步法是可先将生成钙钛矿的反应物之一8乂2的前驱体液渗透、填充于所述骨架中，再让另一个反应物AX的前驱体液与之充分反应得到钙钛矿类材料，即得到活性吸光层。其中A为烷基胺、碱族元素中至少一种，B为正二价金属元素中至少一种，X为碘、溴和氯中至少一种。优选的，步骤3)中还可以包括在所述电极内侧添加修饰材料层的步骤，所述修饰材料层可以是PEDOT:PSS、T12, PVK、SnO2, Poly-TPD和PCDTBT中的一种或多种；所述电极可以是刚性电极或柔性电极。利用本专利技术的方法，可以通过简单的加工工艺得到基于多孔有机或有机无机杂化骨架的钙钛矿太阳能电池。与现有的以高温烧结而成的无机氧化物为骨架支撑、各种功能层在基底上顺次层叠制备技术相比，本专利技术的特点是以有机或有机无机杂化材料替代无机氧化物为骨架支撑，应用简单的加工工艺:先将钙钛矿类半导体材料渗透、填充于多孔骨架中形成活性吸光层，再将电极夹叠于其两侧而制备成钙钛矿太阳能电池。本专利技术的有益效果是:本专利技术提供的基于多孔有机或有机无机杂化骨架的钙钛矿太阳能电池，结构仅包含活性吸光层和两个电极，与现有方法相比，本专利技术方法具有以下显著优点:1.所用多孔有机或有机无机杂化材料骨架种类繁多，因而原材料选择范围广；2.器件结构和加工工艺简单，制备成本和时间都明显减少；3.避免了超过150°C的高温烧结，可采用常温或较低温度的制备条件。综上所述，本专利技术提供的基于多孔有机或有机无机杂化骨架的钙钛矿太阳能电池及其制备方法在钙钛矿太阳能电池领域尚属首次。与现有方法相比，当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，该钙钛矿太阳能电池包括多孔骨架(1)和渗透、填充于该多孔骨架的活性吸光材料(2)、分别夹叠于多孔骨架(1)和活性吸光材料(2)共同组成的活性吸光层两侧的电极(3)和电极(4)；其中，所述多孔骨架(1)为多孔有机或有机无机杂化材料，活性吸光材料(2)为钙钛矿类半导体材料，电极(3)和电极(4)中至少一侧透明。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱瑞，赵丽宸，刘堂昊，龚旗煌，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。