一种渐变带隙的钙钛矿电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种渐变带隙的钙钛矿电池，包括衬底材料；透明导电薄膜，沉积在衬底材料上；空穴传输层，沉积在透明导电薄膜上；钙钛矿吸收层，沉积在空穴传输层上；电子传输层，沉积在钙钛矿吸收层上；金属电极层，沉积在电子传输层上；所述钙钛矿吸收层至少有两层，所述多层钙钛矿吸收层由上往下依次沉积，且所述多层钙钛矿吸收层的带隙逐渐变大。本实用新型专利技术包括两层或两层以上的钙钛矿吸收层材料，实现对不同波段太阳光的吸收，与常规单结钙钛矿相比，增加了吸收层对光谱吸收范围，能够产生更多的光生载流子，获得更高的开路电压和短路电流，提高电池的转换效率。

A kind of tapered perovskite battery

The utility model discloses a tapered band gap perovskite battery, including a substrate material, a transparent conductive film, deposited on a substrate material, a hole transmission layer, deposited on a transparent conductive film, a perovskite absorption layer, deposited on a hole transmission layer, an electron transport layer, deposited on the perovskite absorption layer, and a metal electrode. The layer is deposited on the electronic transport layer, and the perovskite absorption layer is at least two layers, and the multilayer perovskite absorption layer is deposited from upper to lower, and the band gap of the multilayer perovskite absorption layer becomes larger. The utility model includes a perovskite absorbing layer material of two or more than two layers to achieve the absorption of solar light in different wavelengths. Compared with the conventional single perovskite, the absorption layer is added to the spectrum absorption range, and more optical carriers can be generated, higher open circuit voltage and short circuit current are obtained, and the conversion efficiency of the battery is improved. Rate.

【技术实现步骤摘要】
一种渐变带隙的钙钛矿电池
本技术涉及太阳能电池
，特别是涉及一种渐变带隙的钙钛矿电池。
技术介绍
钙钛矿太阳能电池是现阶段太阳能电池研究领域的热点，电池的效率在短短五六年的发展中就接近了20％，接近甚至超过了晶体硅太阳能电池的效率，也超过了传统的有机染料敏化太阳能电池的最高效率。这样突出的表现是由于使用的具有钙钛矿型晶体结构的材料优越的性质：1.5eV-2.2eV范围的带隙；匹配的长电子空穴扩散距离；高的消光系数。钙钛矿电池较宽的带隙可以获得高的开路电压，短路电流却比较低。通过在晶体硅片生长钙钛矿材料，可以制成钙钛矿硅异质结太阳电池，利用钙钛矿薄膜材料吸收短波段光，硅材料吸收长波段光，获得更高的开路电压和短路电流。专利[104993059A]公开了一种硅基钙钛矿异质结太阳能电池，这种电池与传统硅基异质结太阳能电池材料相比具有更优越的电学和光学性能，可以实现对光谱的分段吸收，钙钛矿吸收可见光部分，硅吸收红外部分，使得太阳能的利用更加充分。由于钙钛矿材料对可见光的吸收系数高达104cm-1，用钙钛矿材料作为窗口层会大大降低硅衬底的光吸收。此外，硅衬底和钙钛矿薄膜界面处态密度较高，复合严重，两种材料折射率差异较大也会导致光在界面处的反射。需要在钙钛矿薄膜与硅衬底之间设置缓冲层，这对制造工艺和电池稳定性提出了更高的要求。专利[104022225A]公开了一种新型的高效双结铜铟镓硒/钙钛矿复合电池。铜铟镓硒和钙钛矿作为光的吸收层，利用铜铟镓硒与钙钛矿材料对不同波段太阳光的吸收，提高电池的转换效率。这种电池的缺点是顶电池和底电池的电流需要匹配一致，钙钛矿薄膜作为顶电池吸收了很大一部分太阳光。作为底电池吸收层，需要很厚的铜铟镓硒薄膜才能获得与钙钛矿顶电池一致的光生电流。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是，提供设计了一种半叠层、具有渐变带隙吸收层的太阳能电池结构，减少双结钙钛矿电池的界面效应，解决双结电池电流匹配问题。为了解决以上技术问题，本技术的技术方案如下：本技术进一步限定的技术方案是：一种渐变带隙的钙钛矿电池，包括衬底材料；透明导电薄膜，沉积在衬底材料上；空穴传输层，沉积在透明导电薄膜上；钙钛矿吸收层，沉积在空穴传输层上；电子传输层，沉积在钙钛矿吸收层上；金属电极层，沉积在电子传输层上；所述钙钛矿吸收层至少有两层，所述多层钙钛矿吸收层由上往下依次沉积，且所述多层钙钛矿吸收层的带隙逐渐变大。进一步的，包括衬底材料；透明导电薄膜，沉积在衬底材料上；空穴传输层，沉积在透明导电薄膜上；宽带隙钙钛矿吸收层，沉积在空穴传输层上；窄带隙钙钛矿吸收层，沉积在宽带隙钙钛矿吸收层；电子传输层，沉积在窄带隙钙钛矿吸收层上；金属电极层，沉积在电子传输层上。进一步的，所述衬底材料为绒面玻璃。进一步的，所述宽带隙钙钛矿吸收层为CH3NH3PbBr3。进一步的，所述窄带隙钙钛矿吸收层为CH3NH3PbI3。进一步的，所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD层。进一步的，所述电子传输层为TiO2或SnO2薄膜。进一步的，金属电极层为Ag。本技术的有益效果是：（1）制备两层或两层以上的钙钛矿吸收层材料，入射太阳光先进入带隙最大的吸收层材料，后依次进入带隙更小的吸收层中，短波长的太阳光在宽带隙材料中被吸收，长波太阳光在窄带隙材料中被吸收，实现对不同波段太阳光的吸收，与常规单结钙钛矿相比，增加了吸收层对光谱吸收范围，能够产生更多的光生载流子，获得更高的开路电压和短路电流，提高电池的转换效率；（2）不同带宽的钙钛矿吸收层之间不会产生复合现象，避免出现双结钙钛矿电池的界面效应，也避免了由于材料不同，折射率差异较大而导致光在界面处的反射的现象；（3）解决了双结电池顶电池和底电池的电流匹配的问题，不需要增加电池吸收层的厚度，有效地降低了制造成本，降低了电池的废品率，提高了电池的可靠性。附图说明图1为本技术的内部结构示意图；其中：1、衬底材料；2、透明导电薄膜；3、空穴传输层；4、宽带隙钙钛矿吸收层；5、窄带隙钙钛矿吸收层；6、电子传输层；7、金属电极层。具体实施方式本实施例提供的一种渐变带隙的钙钛矿电池，结构如图所示，包括衬底材料1，该衬底材料1为绒面玻璃；透明导电薄膜2，沉积在衬底材料1上；空穴传输层3，沉积在透明导电薄膜2上，空穴传输层3为Spiro-OMeTAD层；多层钙钛矿吸收层，沉积在空穴传输层3上，多层钙钛矿吸收层由上往下依次沉积，且所述多层钙钛矿吸收层的带隙逐渐变大，即宽带隙钙钛矿薄膜靠近空穴传输层3，窄带隙钙钛矿薄膜靠近电子传输层6；电子传输层6，沉积在窄带隙钙钛矿吸收层5上，电子传输层6为TiO2或SnO2薄膜；金属电极层7，沉积在电子传输层6上，本实施例采用Ag作为金属电机层。其中，钙钛矿吸收材料一般由旋涂法或气相法沉积而成。在绒面玻璃衬底上先沉积透明导电薄膜2，再依次沉积空穴传输层3，宽带隙的CH3NH3PbBr3材料，窄带隙的CH3NH3PbI3，电子传输层6，金属电极层7。在钙钛矿吸收层反应过程中加入少量的氯元素，可以增大电子空穴的扩散长度，进而提高电池的短路电流。与常规单结钙钛矿相比，可以吸收更大范围的太阳光谱，短路电流有很大程度的提高，电池转换效率可达23%以上。与双结铜铟镓硒/钙钛矿电池相比，在保持转换效率相当的情况下，制造成本可以节省70%，并且在产品良率、电池可靠性方面都有极大的提高。除上述实施例外，本技术还可以有其他实施方式；凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本技术要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渐变带隙的钙钛矿电池，其特征在于：包括：衬底材料；透明导电薄膜，沉积在衬底材料上；空穴传输层，沉积在透明导电薄膜上；钙钛矿吸收层，沉积在空穴传输层上；电子传输层，沉积在钙钛矿吸收层上；金属电极层，沉积在电子传输层上；所述钙钛矿吸收层至少有两层，所述多层钙钛矿吸收层由上往下依次沉积，且所述多层钙钛矿吸收层的带隙逐渐变大。

【技术特征摘要】
1.一种渐变带隙的钙钛矿电池，其特征在于：包括：衬底材料；透明导电薄膜，沉积在衬底材料上；空穴传输层，沉积在透明导电薄膜上；钙钛矿吸收层，沉积在空穴传输层上；电子传输层，沉积在钙钛矿吸收层上；金属电极层，沉积在电子传输层上；所述钙钛矿吸收层至少有两层，所述多层钙钛矿吸收层由上往下依次沉积，且所述多层钙钛矿吸收层的带隙逐渐变大。2.根据权利要求1所述的一种渐变带隙的钙钛矿电池，其特征在于：包括：衬底材料；透明导电薄膜，沉积在衬底材料上；空穴传输层，沉积在透明导电薄膜上；宽带隙钙钛矿吸收层，沉积在空穴传输层上；窄带隙钙钛矿吸收层，沉积在宽带隙钙钛矿吸收层，电子传输层，沉积在窄带隙钙钛矿吸收层上；金属电极层，沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泓，何晨旭，夏吉东，何志富，丁振华，褚玉壮，
申请(专利权)人：浙江昱辉阳光能源江苏有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32