本发明专利技术公开了一种基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池，其包括玻璃基底和透明导电层、空穴阻挡层、电子传输层和背电极，空穴阻挡层为致密层，电子传输层为多孔薄膜，电子传输层和背电极之间还设置有具有多孔的电子阻挡层，电子传输层和电子阻挡层中填充有钙钛矿类吸光材料。或者，该介观太阳能电池包括玻璃基底和透明导电层、空穴传输层和背电极，空穴传输层为多孔薄膜，空穴传输层和透明导电层之间还设置有致密的电子阻挡层，空穴传输层内填充有钙钛矿类吸光材料。本发明专利技术还公开了其制备方法。本发明专利技术的电池结构优化，介孔内部的钙钛矿材料填充更多，形貌更好，电荷传输性能得到改善，使得电池光电转换效率大大提高，电池的长期光照稳定性得到显著改善。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种介观太阳能电池器件及其制造方法，属于太阳能电池
技术介绍
介观太阳能电池是一种采用介孔纳米晶材料作为光阳极的太阳能电池。在运种太 阳能电池中，吸光材料吸附在介孔纳米晶电极上作为光阳极，一方面将生成的光电子注入 到介孔纳米晶电极并传输至导电基底中，另一方面将生成的空穴通过空穴传输层传输到空 穴收集层中从而形成光电流。由于介孔纳米电极具有非常大的比表面积，因此可W吸附足 够多的吸光材料从而获得较大的光电流，具有非常高的理论效率。 一直W来，半导体纳米晶吸光材料在介观太阳能电池领域得到了非常广泛地应 用。运不仅是因为半导体纳米晶吸光材料具有较大的光学截面，并且在一定范围内可W通 过调节运些吸光材料的晶粒大小而改变其禁带宽度，从而改变电池器件的开路电压。尽管 基于运类半导体纳米晶吸光材料的太阳能电池器件有着非常高的理论效率，但是实际上运 些材料仍然面临着稳定性差、载流子复合时间短等众多问题。 巧铁矿类纳米吸光半导体材料具有吸光范围宽、吸收系数高、载流子复合时间长 W及稳定性好等众多优点，作为吸光材料被广泛应用于全固态介观太阳能电池器件中。理 论上，基于运种巧铁矿类吸光材料的全固态介观太阳能电池器件光电转换效率可W高达 30%。 阳0化]CN103441217A公开了一种基于巧铁矿类吸光材料的介观太阳能电池器件及其制 备方法，该介观太阳能电池器件包括基底和依次层叠于该基底上的空穴阻挡层、介孔纳米 晶层、绝缘间隔层和介孔空穴收集层，其中，介孔纳米晶层、绝缘间隔层和介孔空穴收集层 中均填充有巧铁矿类半导体材料。该介观太阳能电池器件采取全印刷的方法制备而成，采 用巧铁矿类纳米晶体作为活性吸光材料，通过滴涂方式填充到介孔纳米晶层、绝缘间隔层 和介孔空穴收集层中，并利用其自身的空穴传导性能在介孔绝缘间隔层中形成空穴传输 层，直接将空穴传输至空穴收集层中，避免了有机P型材料的使用。除此之外，其采用介孔 碳等相对廉价的材料作为空穴收集层，有效简化了太阳能电池器件的制备工艺并降低了制 作成本。 但是，运种结构的电池其开路电压和填充因子很低，其光电转换效率一般不超过 7%，远远低于理论转换效率，而且，其长期光照稳定性较差，电池性能衰减严重。 CN104091889A公开了一种基于巧铁矿类吸光材料的介观太阳能电池器件，其通过 在电池层中设置一层空穴传输材料层，从而可W更有效地收集空穴，相比于之前采用碳背 电极作为空穴收集层来说，大大提高了空穴的收集效率，使得电池性能得到有效提高。尽管 运种结构的电池器件，其电池性能W及转化效率都有了较大提高，但是，仍然与巧铁矿类介 观太阳能电池理论效率存在较大的差距，电池性能和效率仍有提高的空间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的W上缺陷或改进需求，提供一种基于巧铁矿类 吸光材料的介观太阳能电池及其制备方法，其通过设置电子阻挡层并采用新型的巧铁矿半 导体材料进行填充，使得电池结构得到优化，同时介孔内部的巧铁矿材料填充更多，其形貌 更好，电荷传输性能得到改善，从而使得电池光电转换效率大大提高，电池的长期光照稳定 性得到显著改善。 按照本专利技术的一个方面，提供一种基于巧铁矿类吸光材料的介观太阳能电池，其 中，该介观太阳能电池包括玻璃基底和依次设置在该玻璃基底上的透明导电层、空穴阻挡 层、电子传输层和背电极，所述空穴阻挡层为致密层，所述电子传输层为多孔薄膜； 其特征在于，所述电子传输层和背电极之间还设置有具有多孔的电子阻挡层，所 述电子传输层和电子阻挡层中填充有巧铁矿类吸光材料，可使得所述电子传输层和电子阻 挡层在光照后产生空穴和电子，其中电子因所述电子阻挡层的存在只能经所述电子传输层 和空穴阻挡层单向传输到透明导电层，空穴因所述空穴阻挡层只能经所述电子阻挡层单向 传输到背电极，从而减小电子和空穴的复合，使得介观太阳能电池具有高光电转换效率和 长期光照稳定性。 作为本专利技术的改进，还包括具有多孔的绝缘间隔层，其层叠设置在电子传输层上， 所述电子阻挡层层叠设置在该绝缘间隔层和背电极之间，并填充有巧铁矿类吸光材料。 作为本专利技术的改进，所述电子阻挡层通过在所述电子传输层或绝缘间隔层表面涂 覆电子阻挡层的前驱液并烧结后形成，或者涂覆电子阻挡层的纳米颗粒浆料并烧结后形 成。 作为本专利技术的改进，所述背电极为多孔薄膜，所述电子阻挡层通过在所述背电极 表面涂覆电子阻挡层的前驱液并在渗透至电子传输层或绝缘间隔层表面后烧结形成。 按照本专利技术的一个方面，提供一种基于巧铁矿类吸光材料的介观太阳能电池，其 中，该介观太阳能电池包括玻璃基底和依次设置在该玻璃基底上的透明导电层空穴传输层 和背电极，其中，所述空穴传输层为多孔薄膜， 其特征在于，所述空穴传输层和透明导电层之间还设置有致密的电子阻挡层，所 述空穴传输层内填充有巧铁矿类吸光材料，可使得该空穴传输层在光照后产生空穴和电 子，其中电子因所述电子阻挡层的存在只能经所述空穴传输层单向传输到背电极，而所述 空穴经所述电子阻挡层单向传输到透明导电层，从而减小电子和空穴的复合，使得介观太 阳能电池具有高光电转换效率和长期光照稳定性。 作为本专利技术的改进，还包括具有多孔的绝缘间隔层、多孔的电子传输层或多孔的 空穴阻挡层，其设置在空穴传输层和背电极之间，并填充有巧铁矿类吸光材料。 作为本专利技术的改进，还包括层叠布置的具有多孔的绝缘间隔层和电子传输层，或 者层叠布置的绝缘间隔层和空穴阻挡层，或者层叠布置的具有多孔的电子传输层和空穴阻 挡层，上述各层设置在空穴传输层和背电极之间，并填充有巧铁矿类吸光材料。 作为本专利技术的改进，还包括层叠布置的具有多孔的绝缘间隔层、电子传输层和空 穴阻挡层，上述各层设置在空穴传输层和背电极之间，并填充有巧铁矿类吸光材料。 作为本专利技术的改进，所述空穴阻挡层通过在被覆盖层上涂覆前驱液并烧结后形 成，或者涂覆空穴阻挡层的纳米颗粒浆料并烧结后形成。 作为本专利技术的改进，所述背电极为多孔薄膜，所述空穴阻挡层通过在所述背电极 表面涂覆空穴阻挡层的前驱液并在渗透至被覆盖层表面后烧结形成。 作为本专利技术的改进，所述电子阻挡层为氧化铜、氧化亚铜、氧化鹤、渗杂氧化铜、渗 杂氧化鹤，渗杂化Sc02、渗杂化Y02、渗杂化In02、渗杂CUA102、渗杂化化02、渗杂CuM02、渗 杂CuW02和渗杂化Ga02中的至少一种。 作为本专利技术的改进，所述渗杂元素可W为被、儀、巧、锁、领、锋和儒中至少一种。 [002引作为本专利技术的改进，所述巧铁矿类半导体材料为R,A典其中，X为正 数，y和Z为非负数，m，n，1和h分别为R，A，B和X的化合价价位（W下简称为RABXxyw t =(mx+ny+lz) A)，其中R为含质子化的胺基、脉基的有机基团和/或锭根，A为甲胺、甲 脉和碱族阳离子中的至少一种基团或离子，B为铅、锡、鹤、铜、锋、嫁、错、神、砸、锭、钮、银、 儒、铜、錬、蹄、饿、银、销、金、隶、巧、祕、针和扱中的至少一种的阳离子，X为含有舰、漠、氯、 公巧，、屋'乂和伤巧中的至少一种阴离子。 在巧铁矿RABXxy,冲R的作用是提高传统巧铁矿材料ABX 3的抗湿性、结晶形貌和 载流子传输性能，从而减小对器件的封装要求，W及改善巧铁矿材料的光电转换本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池，其中，该介观太阳能电池包括玻璃基底(1)和依次设置在该玻璃基底(1)上的透明导电层(2)、空穴阻挡层(3)、电子传输层(4)和背电极(7)，所述空穴阻挡层(3)为致密层，所述电子传输层(4)为多孔薄膜；其特征在于，所述电子传输层(4)和背电极(7)之间还设置有具有多孔的电子阻挡层(6)，该电子传输层(4)和电子阻挡层(6)中填充有钙钛矿类吸光材料，可使得所述电子传输层(4)和电子阻挡层(6)在光照后产生空穴和电子，其中所述电子因所述电子阻挡层(6)的存在只能经所述电子传输层(4)和空穴阻挡层(3)单向传输到透明导电层(2)，所述空穴因所述空穴阻挡层(3)的存在只能经所述电子阻挡层(6)单向传输到背电极(7)，从而减小电子和空穴的复合，使得介观太阳能电池具有高光电转换效率和长期光照稳定性。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：韩宏伟，刘通发，梅安意，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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