基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术属于光伏太阳能电池技术领域，提供一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。钙钛矿太阳能电池基本结构包括透明电极、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、对电极。二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes可以透明电极、空穴传输层、对电极的任意一层；或同时替代透明电极、空穴传输层、对电极的任意两层；也或作为掺杂材料掺杂到钙钛矿吸收层、空穴传输层的材料中；或作为导电性材料涂覆于透明电极表面，增加透明电极的导电性；其它材料与常规钙钛矿太阳能电池材料相同。利用二维过渡金属碳化物或氮化物导电性良好的性质，可以增强透明电极的导电性；增加钙钛矿太阳能电池的稳定性及提高电池的效率。

Perovskite solar cells based on two dimensional transition metal carbides or nitrides and their preparation methods

The invention belongs to the technical field of photovoltaic solar cells, and provides a perovskite solar cell based on two-dimensional transition metal carbide or nitride and a preparation method thereof. The basic structure of the perovskite solar cell includes transparent electrode, electron transport layer, perovskite optical absorption layer, hole transport layer and pair electrode. Two-dimensional transition metal carbide or nitride MXenes can be used as transparent electrode, hole transport layer, or any layer of the electrode; or as a substitute for transparent electrode, hole transport layer, or any two layers of the electrode; or as a doping material doped in perovskite absorption layer, hole transport layer materials; or as a conductive material coated The transparent electrode is coated on the surface of the transparent electrode to increase the conductivity of the transparent electrode; other materials are the same as conventional perovskite solar cell materials. Using the good conductivity of two-dimensional transition metal carbides or nitrides can enhance the conductivity of transparent electrodes, increase the stability of perovskite solar cells and improve the efficiency of the cells.

【技术实现步骤摘要】
基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于光伏太阳能电池
，提供一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
近年来，化石能源的枯竭和环境、能源问题日益加剧，迫切要求发展清洁的可持续发展的能源。太阳能的有效利用和转换发展很快，光伏器件可以帮助我们将这些光能转换成可以直接使用的电能。钙钛矿太阳能电池(Perovskitesolarcells,PSCs)是以有机金属卤化物作为吸光材料的新型光伏器件，之所以被命名为钙钛矿太阳能电池，是因为这种有机无机复合材料具有ABX3的钙钛矿晶型[Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,9757.]。在短短的8年多的时间，实验室小面积器件的光电转换效率(PCE)从3.8％提高到22.7％[https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png]。钙钛矿太阳能电池分为正式结构钙钛矿太阳能电池和反式结构钙钛矿太阳能电池。无论是哪种钙钛矿太阳能电池都由透明电极、电子传输层材料、钙钛矿吸光层、空穴传输层材料及对电极构成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的钙钛矿太阳能电池基本结构包括透明电极、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、对电极；采用去除金属连接层的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes替代钙钛矿太阳能电池中的结构或材料，其它结构或材料与常规钙钛矿太阳能电池材料相同；所述的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes的化学通式用Mn+1XnTz表示，其中，M包括过渡族金属，包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc；X指C或N；n值为1‑3；Tz指表面基团，包括O、OH、F、NH3、NH4。

【技术特征摘要】
1.一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的钙钛矿太阳能电池基本结构包括透明电极、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、对电极；采用去除金属连接层的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes替代钙钛矿太阳能电池中的结构或材料，其它结构或材料与常规钙钛矿太阳能电池材料相同；所述的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes的化学通式用Mn+1XnTz表示，其中，M包括过渡族金属，包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc；X指C或N；n值为1-3；Tz指表面基团，包括O、OH、F、NH3、NH4。2.根据权利要求1所述的一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用去除金属连接层的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes替代钙钛矿太阳能电池中透明电极、空穴传输层、对电极的任意一层，其它结构或材料与常规钙钛矿太阳能电池材料相同。3.根据权利要求1所述的一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用去除金属连接层的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes同时替代钙钛矿太阳能电池中透明电极、空穴传输层、对电极的任意两层，其它结构或材料与常规钙钛矿太阳能电池材料相同。4.根据权利要求1所述的一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用去除金属连接层的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes作为掺杂材料掺杂到钙钛矿太阳能电池中钙钛矿吸收层或空穴传输层的材料中，其它结构或材料与常规钙钛矿太阳能电池材料相同。5.根据权利要求1所述的一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，采用去除金属连接层的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes作为导电性材料涂覆于透明电极表面，增加透明电极的导电性，其它结构或材料与常规钙钛矿太阳能电池材料相同。6.一种基于二维过渡金属碳化物或氮化物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于以下步骤：第一步，制备二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes将已经商业化的含金属连接层的二维过渡金属碳化物或氮化物MXenes粉末缓慢加入刻蚀溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：高立国，马廷丽，王立坤，曹俊媚，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21