一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从下至上依次为：透明导电衬底、二氧化铈‑二氧化钛复合薄膜、钙钛矿吸光层、二硫化钛薄膜、抗氧化层、金属电极。本实用新型专利技术的优点在于：（1）利用二氧化铈‑二氧化钛复合薄膜高折射率和强的防紫外光的特点，有效提高钙钛矿太阳电池对光的吸收和防止钙钛矿吸光层被紫外光光解；（2）利用二硫化钛优良的空穴传输性能，以及与钙钛矿吸光层良好的能级匹配关系，减少了匹配缺陷，增大了空穴迁移率，且二硫化钛价格低廉；（3）抗氧化层能防止二硫化钛被氧化，提高太阳电池的稳定性。因此，本实用新型专利技术具有生产成本低、电池稳定性好、光电转换效率高等突出优势。

【技术实现步骤摘要】
一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池
本技术属新能源领域，具体涉及一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池的结构。
技术介绍
近年来，基于钙钛矿材料制备的太阳能电池，由于具有丰富的原料来源和较高的光电转换效率等优点，受到了众多研究者们的青睐。钙钛矿太阳能电池其核心是具有钙钛矿晶型（ABX3）的有机金属卤化物吸光材料。在这种钙钛矿ABX3结构中，A为甲胺基（CH3NH3），B为金属铅原子，X为氯、溴、碘等卤素原子。ABX3结构钙钛矿不仅具有消光系数高、产生的光生载流子不易复合，能量损失小的优点，还具有制备简单、成本低廉的优点。短短几年时间里钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8%提高到了22.1%，其发展的迅速令人惊叹。但也有不足之处，钙钛矿吸光层经紫外光照射会光解，从而影响其稳定性。并且，据文献报道，理论上，钙钛矿薄膜太阳能电池的光电转换效率可以达到50%，因此，就目前而言，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率还有很大的提升空间。然而，提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，其关键在电子传输层和空穴传输层材料。对于电子传输层材料，通常用得较多的是二氧化钛。二氧化钛是一种优异的光电功能材料，拥有优越的光电性能，其禁带宽度为3.2eV，属于宽禁带半导体材料，适合做太阳能电池的窗口层。但不足的是，纯二氧化钛容易使光生电子和空穴复合，影响太阳能电池光电转换效率的提高。对于空穴传输层材料，目前，大多数钙钛矿太阳能电池都采用传统的有机空穴传输材料，如Spiro-OMeTAD和PTAA。然而，这类材料价格昂贵，并且制备的太阳能电池长期使用，其稳定性令人堪忧。因而，人们急需寻找一种廉价的、光电性能良好的空穴传输层材料以替代昂贵的有机空穴传输材料Spiro-OMeTAD和PTAA。
技术实现思路
与传统钙钛矿太阳能电池相比，为了降低生产成本、提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转换效率，本技术提供了一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从下至上依次为：透明导电衬底、二氧化铈-二氧化钛复合薄膜、钙钛矿吸光层、二硫化钛薄膜、抗氧化层、金属电极。所述透明导电衬底是FTO导电玻璃或ITO导电玻璃或AZO导电玻璃；所述钙钛矿吸光层是CH3NH3PbI3或CH3NH3PbCl3或CH3NH3PbBr3；所述抗氧化层是石墨烯薄膜或纳米二氧化钛薄膜或纳米氧化锌薄膜或纳米氧化锡薄膜或纳米氧化铜薄膜；所述金属电极是Al电极或Ag电极。本技术的优点在于：（1）二氧化铈-二氧化钛复合薄膜相比于纯二氧化钛薄膜材料而言，具有更高的折射率、更广的光谱响应范围和更强的防紫外光性能，这增加了钙钛矿太阳电池对光的吸收，阻隔了钙钛矿吸光层被紫外光光解，提高了钙钛矿太阳电池的稳定性。再且，二氧化铈-二氧化钛复合薄膜能够有效分离光生电子-空穴对，避免复合损失，增大了载流子浓度和迁移率，提升了钙钛矿太阳电池的光电转换效率。（2）二硫化钛纳米材料具有优良的空穴传输性能，它与钙钛矿吸光层拥有良好的能级匹配关系，减少了匹配缺陷，增大了空穴迁移率，且用二硫化钛纳米材料作为钙钛矿太阳电池的空穴传输层材料，其制备成本大大低于传统钙钛矿太阳电池所用的空穴传输层材料Spiro-OMeTAD和PTAA。（3）在二硫化钛薄膜上增加抗氧化层，能够有效防止二硫化钛薄膜被氧化，从而进一步保证钙钛矿太阳能电池的稳定性。因此，本技术相对于传统钙钛矿太阳能电池而言，具有生产成本低、电池稳定性好、光电转换效率高等突出优势。附图说明附图1是本技术提供的一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池的层结构示意图。附图1标号说明：1—透明导电衬底；2—二氧化铈-二氧化钛复合薄膜；3—钙钛矿吸光层；4—二硫化钛薄膜；5—抗氧化层；6—金属电极。具体实施方式下面结合附图1和具体实施例对本技术作进一步说明，但本
技术实现思路
不仅限于实施例中涉及的内容。本技术按附图1所示结构，它包括从下至上依次分布的透明导电衬底、二氧化铈-二氧化钛复合薄膜、钙钛矿吸光层、二硫化钛薄膜、抗氧化层、金属电极。实施例一：首先，取一块干净的ITO导电玻璃，利用水热合成法在ITO导电玻璃上沉积二氧化铈-二氧化钛复合薄膜；接着，利用液相法在二氧化铈-二氧化钛复合薄膜上沉积CH3NH3PbI3吸光层；然后，利用热注入法在CH3NH3PbI3吸光层上沉积二硫化钛薄膜；再利用化学气相沉积法在二硫化钛薄膜上沉积石墨烯薄膜；最后，采用丝网印刷法在石墨烯薄膜上沉积Al金属电极，即制得所述的廉价高效的钙钛矿太阳能电池。实施例二：首先，取一块干净的AZO导电玻璃，利用均匀沉淀法在AZO导电玻璃上沉积二氧化铈-二氧化钛复合薄膜；接着，利用气相法在二氧化铈-二氧化钛复合薄膜上沉积CH3NH3PbCl3吸光层；然后，利用液相胶体合成法在CH3NH3PbCl3吸光层上沉积二硫化钛薄膜；再利用溶胶-凝胶法在二硫化钛薄膜上沉积纳米二氧化钛薄膜；最后，采用真空蒸镀法在纳米二氧化钛薄膜上沉积Ag金属电极，即制得所述的廉价高效的钙钛矿太阳能电池。实施例三：首先，取一块干净的FTO导电玻璃，利用微乳液法在FTO导电玻璃上沉积二氧化铈-二氧化钛复合薄膜；接着，利用共蒸发法在二氧化铈-二氧化钛复合薄膜上沉积CH3NH3PbBr3吸光层；然后，利用液相胶体合成法在CH3NH3PbBr3吸光层上沉积二硫化钛薄膜；再利用溶胶-凝胶法在二硫化钛薄膜上沉积纳米氧化锌薄膜；最后，采用丝网印刷法在纳米氧化锌薄膜上沉积Al金属电极，即制得所述的廉价高效的钙钛矿太阳能电池。实施例四：首先，取一块干净的FTO导电玻璃，利用均匀沉淀法在FTO导电玻璃上沉积二氧化铈-二氧化钛复合薄膜；接着，利用气相法在二氧化铈-二氧化钛复合薄膜上沉积CH3NH3PbBr3吸光层；然后，利用热注射法在CH3NH3PbBr3吸光层上沉积二硫化钛薄膜；再利用沉淀转化法在二硫化钛薄膜上沉积纳米氧化铜薄膜；最后，采用真空蒸镀法在纳米氧化铜薄膜上沉积Ag金属电极，即制得所述的廉价高效的钙钛矿太阳能电池。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从下至上依次为：透明导电衬底、二氧化铈‑二氧化钛复合薄膜、钙钛矿吸光层、二硫化钛薄膜、抗氧化层、金属电极。

【技术特征摘要】
1.一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从下至上依次为：透明导电衬底、二氧化铈-二氧化钛复合薄膜、钙钛矿吸光层、二硫化钛薄膜、抗氧化层、金属电极。2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明导电衬底是FTO导电玻璃或ITO导电玻璃或AZO导电玻璃。3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗云荣，李昭萍，陈国柱，张晶，杨红，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：新型
国别省市：湖南,43