The present invention relates to a photovoltaic device that converts light into electrical energy, especially a perovskite solar cell with inorganic semiconductor electronic transmission material. The method includes: depositing amorphous silicon film material on transparent conductive glass, spinning PCBM interface modification layer, spinning perovskite absorption material, spinning Spiro_OMeTAD material as hole transmission layer, and finally evaporating metal electrode. The advantages of the present invention are as follows: N-type amorphous silicon as the electronic transport layer of perovskite batteries, its band gap can be adjusted by doping concentration, and can be well matched with perovskite materials; low temperature preparation makes it more suitable for perovskite solar cells on flexible substrates; uniformity and repeatability of thin films prepared by vacuum method are incomparable with spin coating method. PCBM interfacial modification layer can improve the energy level matching, electron transport and hole blocking of amorphous silicon film/perovskite interface, thus reducing the recombination of photogenerated carriers at the interface between electron transport layer and absorption layer, and ultimately improving the conversion efficiency of solar cells.
【技术实现步骤摘要】
一种基于无机半导体电子传输材料的钙钛矿太阳电池及其制备方法
本专利技术涉及到光伏
,具体涉及到无机半导体电子传输材料(ETL)的的钙钛矿电池及其制备方法。
技术介绍
在近年来不断兴起的新能源领域,例如太阳能、地热能等,都已经具备成熟的产业化生产模式,而核能、潮汐能也逐渐得到政府和民众的广泛关注。这些能源之中特别是太阳能,具有环保、来源广泛、取材方便的优势,这也让太阳能在新能源中脱颖而出。钙钛矿太阳电池具有实现大面积生产、制备工艺相对简单、低温制备、制备成本低等优点,使它在近年来得到了快速的发展和广泛的关注,其效率也由刚开始的3.9%发展到现在的22.7%。钙钛矿太阳电池是目前发展非常迅速的太阳电池,由导电基底、电子传输材料、钙钛矿吸收层、空穴传输材料和金属电极构成。钙钛矿吸收层具有良好的光吸收范围、载流子寿命长、可调控带隙及优异的光生载流子输运特性。钙钛矿结构电池的电子传输层必须保证光生载流子中的电子顺利收集、传输及被电极收集,而且稳定性要优良、价格便宜、容易制备。而硅基薄膜是一种性能优良的半导体材料,无毒无害,在地球储量丰富。非晶硅可以通过调节掺杂浓度来实现调节带隙,而随着沉积条件不同其薄膜质量和导电性可以得到很好的改善,是薄膜太阳电池中性能稳定的半导体材料。磷掺杂的N型非晶硅薄膜材料,通过调控磷的掺杂浓度可以调控硅薄膜能级位置和带隙宽度,保证能级和钙钛矿材料实现很好的匹配,以顺利实现载流子输运,降低光生载流子在界面处的复合率。N型非晶硅薄膜其导带底能级在-4.0eV左右,钙钛矿的LUMO为-3.93eV,对于电子来说,钙钛矿的导带能级高于N型非晶 ...
【技术保护点】
1.一种基于无机半导体电子传输材料的钙钛矿太阳电池及其制备方法,其特征在于:(1)在透明导电基底上采用化学气相沉积(PECVD)方法制备N型非晶硅电子传输层;(2)采用溶胶凝胶方法在非晶硅层上旋涂PCBM界面修饰层;(3)采用一步旋涂法在PCBM上制备钙钛矿层;(4)采用旋涂法在钙钛矿层上制备Spiro‑OMeTAD空穴传输层;(5)采用真空蒸镀法在空穴传输层上蒸制金属电极。
【技术特征摘要】
1.一种基于无机半导体电子传输材料的钙钛矿太阳电池及其制备方法,其特征在于:(1)在透明导电基底上采用化学气相沉积(PECVD)方法制备N型非晶硅电子传输层;(2)采用溶胶凝胶方法在非晶硅层上旋涂PCBM界面修饰层;(3)采用一步旋涂法在PCBM上制备钙钛矿层;(4)采用旋涂法在钙钛矿层上制备Spiro-OMeTAD空穴传输层;(5)采用真空蒸镀法在空穴传输层上蒸制金属电极。2.依据权利要求1所述的钙钛矿结构太阳电池,其特征在于:透明导电基底为FTO透明导电玻璃,N型非晶硅电子传输层,PCBM为界面修饰层,吸收层为钙钛矿吸光材料,空穴传输层为Spiro-OMeTAD材料,金属电极为银电极或金电极。3.依据权利要求1所述的钙钛矿结构太阳电池,其特征在于:所述的电子传输层为N型非晶硅薄膜材料,其厚度为30-50nm。4.依据权利要求1所述的钙钛矿结构太阳电池,其特征在于:所述的电子传输层与钙钛矿吸收层的界面修饰层为PCBM,其厚度为5-10nm。5.依据权利要求1所述的钙钛矿结构太阳电池,其特征在于:所述钙钛矿吸光层为FAxMA1-xPbI3(FA:CH(NH2)2-,MA:CH3NH3-),其厚度为400-600nm。6.依据权利要求1所述的钙钛矿结构太阳电池,其特征在于:所述空穴传输层为Spiro-OMeTAD,其厚度为300-400nm。7.依据权利要求1所述的钙钛矿结构太阳电池,其特征在于:所述金属电极为银电极或金电极,其厚度为90-120nm。8.依据权利要求1所述的钙钛矿结构太阳电池制备方法,包括以下具体步骤:(1)第一步透明导电基底的处理:所述透明导电基底为掺氟的二氧化锡(FTO)导电玻璃。将FTO透明导电玻璃先用电子清洗液将其表面清洗干净,然后用电子清洗液和去离子水溶液超声清洗20min,然后用酒精超声清洗10min,之后用去离子水超声清洗10min,将冲洗后的透明导电玻璃用氮气枪吹干,并在干燥箱里干燥15分钟。在FTO玻璃的一侧贴上高温胶带,保留测试用电极。(2)第二步N型非晶硅薄膜沉积:将上述备用的透明导电基底放入等离子沉积室中,进行N型非晶硅薄膜制备。反应所用的气体为SiH4、PH3和H2的混合气体,反应腔室温度为140~2...
【专利技术属性】
技术研发人员:蔡宏琨,邢志雪,张建军,倪牮,杜阳阳,褚银焕,
申请(专利权)人:南开大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。