本发明专利技术公开了一种整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池及其制备方法，其特征在于：所述整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池自下而上包括FTO透明导电玻璃、高温烧结致密二氧化钛层、宽带隙钙钛矿吸光层、纳米银线透明导电油墨中间电极，低温烧结致密二氧化钛层、窄带隙钙钛矿吸光层、空穴传输层、碳电极。本发明专利技术采用两种不同带隙的钙钛矿吸光层，不仅拓宽了电池吸光光谱范围，并且采用全溶液法制备工艺具有超低能耗、工艺设备简单、低成本、制备周期短等优点，可以极大地提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于叠层太阳能电池制备
，具体涉及。
技术介绍
太阳能电池是各种清洁能源技术中最有效的技术方案之一，它对于解决人类发展过程中的能源与环境问题具有重要的意义。钙钛矿太阳能电池自2009年首次以3.8%的光电转化效率出现后，其效率在随后短短五年里以前所未有的速度不断攀升。截止2014年12月12日由美国国家可再生能源实验室认证的钙钛矿太阳能电池的最高效率达到20.1%。因此，可以说钙钛矿太阳能电池代表着19世纪70年代以来光伏
最有意义的突破，也是近几年国内外各科研单位及企业的研究热点。追求更高光电转换效率是光伏
的科学家和工程师们的不懈追求。单结钙钛矿太阳能电池当前的效率已达20%左右，单结钙钛矿太阳能电池的理论极限效率为25% -31%，因此，要进一步提高其效率会更加困难。因而发展钙钛矿叠层太阳能电池又将是钙钛矿太阳能电池研究领域一个重要的方向。当前钙钛矿叠层太阳能电池的研究主要是将钙钛矿太阳能电池和传统的太阳能电池如铜铟镓砸(CIGS)太阳能电池、娃太阳能电池等结合起来。斯坦福大学MichaelD.McGehee教授课题组制备出效率为18.6%的钙钛矿/铜铟镓砸机械式叠层太阳能电池(D01:10.1039/c4ee03322a)。美国加州大学杨阳教授课题组制备出效率为15.5%的钙钛矿/铜铟镓砸四电极端点叠层太阳能电池(D01:10.1021/acsnan0.5b03189)。此外，牛津大学Henry Snaith教授加盟的牛津光伏有限公司(Oxford Photovoltaics Ltd)旨在研发钙钛矿/铜铟镓砸叠层太阳能电池，他们预计钙钛矿/铜铟镓砸叠层太阳能电池的光电效率会达到30%。尽管将钙钛矿与技术成熟的CIGS、单晶硅等太阳能电池结合制备出相应的叠层太阳能电池可以一定程度提高光电转换效率并使得电池具有更大的市场应用潜力。然而，CIGS太阳能电池的制备工艺存在相对复杂、制备周期长、铟是稀有金属等不足，单晶硅太阳能电池的制造工艺更为复杂，存在高能耗、制备周期长、生产过程排放有毒物质等诸多不足。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足而提供，不仅采用全溶液法制备工艺具有超低能耗、工艺设备简单、低成本、制备周期短等优点，而且将不同带隙的钙钛矿材料组合在一起，拓宽了光谱响应的范围，能极大地提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。为实现以上专利技术的目的，本专利技术采用以下技术方案:一种整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池，其特征在于:所述整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池自下而上包括透明导电玻璃、高温烧结致密二氧化钛层、介孔二氧化钛层、宽带隙钙钛矿吸光层、纳米银线透明导电油墨中间电极，低温烧结致密二氧化钛层、窄带隙钙钛矿吸光层、空穴传输层、碳电极。其中，所述的整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池，其特征在于:宽带隙钙钛矿光吸收层禁带宽度在1.7eV左右，包括CsPbI3(禁带宽度:1.73eV)、CH3NH3SnIBr2(禁带宽度:1.75eV)、CH3NH3PbI2Br (禁带宽度:1.8eV)，主要吸收太阳光能谱中波长较短的光。其中，所述的整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池，其特征在于:所述窄带隙钙钛矿光吸收层禁带宽度在l.0eV左右，包括CH3NH3SnI3(禁带宽度:1.leV)、CH3NH3SnQ.9PbaiI3(禁带宽度:1.18eV)，用于吸收太阳光能谱中波长较长的光。—种整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于包括以下步骤:(1)高温致密二氧化钛层的制备:利用旋涂法、喷雾热解法、原子层沉积法在清洗洁净的FT0导电玻璃上沉积二氧化钛致密层，并在400-500 °C退火处理40-80min，获得厚度为40-80nm的二氧化钛致密层；(2) 二氧化钛介孔层的制备:采用旋涂法、丝网印刷法在二氧化钛致密层上制备二氧化钛介孔层，并在500-550 °C退火处理40-80min，获得厚度为500-1000nm的二氧化钛介孔层；(3)宽带隙钙钛矿吸光层的制备:采用旋涂法、丝网印刷法、刮涂法、喷雾沉积法在二氧化钛介孔层上制备宽带隙钙钛矿吸光层，并在90-110°C干燥30-50min，获得厚度为500-1000nm的窄带隙钙钛矿吸光层；(4)纳米银线透明导电油墨中间电极的制备:采用丝网印刷法、刮涂法、滚涂法在钙钛矿吸光层上制备纳米银线透明导电油墨，并在120-130°C干燥3-5min，获得厚度为500-900nm的纳米银线透明导电油墨中间电极；(5)低温二氧化钛致密层的制备:先将27mg的锐钛矿纳米粒子分散在1ml的无水乙醇中，再用无水乙醇稀释3次得到1.18wt% Ti02的胶体分散液，继续加入适量的(Ti02含量的10-20mol% )TiAcAc(二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙脂)配成低温二氧化钛致密层旋涂液；在纳米银线透明导电油墨中间电极上利用旋涂法制备二氧化钛致密层，并在100-120°C退火30-60min，获得厚度为40_80nm的二氧化钛致密层；(6)窄带隙钙钛矿吸光层的制备:采用旋涂法、丝网印刷法、刮涂法、喷雾沉积法在二氧化钛介孔层上制备窄带隙钙钛矿吸光层，并在90-110°C干燥30-50min，获得厚度为500-1000nm的窄带隙钙钛矿吸光层；(7)空穴传输层的制备:在手套箱中将P3HT溶于氯苯或其它溶剂得到浓度为20mg/mL的溶液，将配好的P3HT溶液旋涂于窄带隙钙钛矿吸光层上，并70°C干燥15_25min，获得厚度为90-140nm的空穴传输层；(8)碳电极的制备:采用丝网印刷法、刮刀涂布法在钙钛矿吸光层上制备碳电极，并在100-120°C干燥30-50min，获得厚度为5_25 μπι的碳电极。从上述技术方案可以看出本专利技术的有益效果是:(1)所选取的顶、底太阳能电池吸光层材料的带隙基本符合双结太阳能电池顶底电池能隙匹配要求(1.7eV和l.0eV)，有效地改善了单结太阳能电池光谱吸收范围窄，光吸收利用效率低的问题，有效地提高了太阳能电池对光谱的吸收效率，提高了光电转换效率。(2)采用全溶液法制备工艺与丝网印刷工艺，具有超低能耗、工艺设备简单、低成本、制备周期短等优点，能极大地提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。(3)采用纳米银线透明导电油墨作为中间电极，不仅克服以往超薄半透明金属工艺复杂昂贵及光透过损失较大的不足，而且采用丝网印刷法、刮涂法、滚涂法等工艺具有成本低廉，易于工业化生产的优点。【附图说明】图1是本专利技术提供的整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池的结构示意图；【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术实施方法作进一步说明。本专利技术提供的整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池自下而上包括FT0透明导电玻璃、高温烧结致密二氧化钛层、介孔二氧化钛层、宽带隙钙钛矿吸光层、纳米银线透明导电油墨中间电极，低温烧结致密二氧化钛层、窄带隙钙钛矿吸光层、空穴传输层、碳电极。下面结合具体实施例对本专利技术所述的整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池制备方法进行说明:实施例1:(1)清洗FT0透明导电玻璃:FT0透明导电玻璃依次用去离子水、丙酮、乙醇分别超声清洗15min，氮气吹干，然后用紫外臭氧清洗机处理以除去残留的有机物；(2) 二氧化钛致密层的制备:利用喷雾热解法在清洗洁净的FT0透明导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池，其特征在于：所述整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池自下而上包括FTO透明导电玻璃、高温烧结致密二氧化钛层、宽带隙钙钛矿吸光层、纳米银线透明导电油墨中间电极，低温烧结致密二氧化钛层、窄带隙钙钛矿吸光层、碳电极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王金斌，李小磊，钟向丽，张阳，李勃超，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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