一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用技术

技术编号:22332265 阅读:40 留言:0更新日期:2019-10-19 12:41
本发明专利技术公开了一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用,其中吸光层的制备方法为:在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层;将半导体吸光材料置于碳对电极层表面后,通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化,进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层;或将半导体吸光材料溶解填充只三层介孔膜结构中,烘干后加热使得该半导体吸光材料达到熔点熔化退火处理。所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。本发明专利技术工艺简单、不使用有毒溶剂、环境友好。

A method of solar cell absorbing layer based on melting method and its application

【技术实现步骤摘要】
一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用
本专利技术属于太阳能电池领域,更具体地,涉及一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用。
技术介绍
太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源,光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点,它的开发利用正引起人类前所未有的极大关注。在太阳能的有效利用中,太阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域,是其中最受瞩目的项目之一。太阳能电池的研制和开发日益得到重视。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转移反应。材料本身对环境不造成污染;材料便于工业化生产且材料性能稳定。近年来,太阳能发电技术迅速发展,其中第一代硅太阳能电池已经成功实现了大规模的商业化生产,为替代传统化石能源做出了巨大贡献。但硅电池制备工艺复杂,制备条件苛刻。因此,寻找简单的制备方法和对环境友好的材料是我们现在亟待解决的问题。而引入一种工艺简单的吸光层制备方法是解决当前太阳能电池发展问题的一个重要方法。目前太阳能电池吸光层制备的工艺有滴涂、旋涂、真空蒸镀、溅射等。然而现有的太阳能电池吸光层制备方法存在工艺复杂、使用重金属污染环境的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术提供了一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用,由此解决现有的太阳能电池吸光层制备方法存在工艺复杂、使用重金属污染环境的技术问题。为实现上述目的,按照本专利技术的一个方面,提供了一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,包括:(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层;(2)将半导体吸光材料置于碳对电极层表面后,通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化,进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层,将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层;所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。进一步地,半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料,所述非金属单质包括硒和碲,所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y,其中,R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1,A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2,4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种,M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb,X、X1和X2为Cl、Br或者I,0≤x≤1,0≤y≤3。进一步地,步骤(2)还包括:将半导体吸光材料置于碳对电极层表面,用载玻片把半导体吸光材料压平,使得半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面,然后进行加热处理。进一步地,步骤(2)还包括:将半导体吸光材料置于碳对电极层表面,并贴上一层厚度为6μm-10μm的Kapton高温胶带,使得半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面,然后进行加热处理。按照本专利技术的另一方面,提供了一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,包括:(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层;(2)将半导体吸光材料溶解在溶剂中,滴涂到碳对电极层表面,进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层,待溶剂蒸发完全后,通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化,使其重新在碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中分散,将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层;所述溶剂为水、乙醇、GBL、DMF、DMSO、水合肼、乙二硫醇、乙二胺中的一种或多种,所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。进一步地,半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料,所述非金属单质包括硒和碲,所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y,其中,R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1,A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2,4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种,M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb,X、X1和X2为Cl、Br或者I,0≤x≤1,0≤y≤3。按照本专利技术的另一方面,提供了一种太阳能电池的制备方法,所述制备方法应用熔融法制备太阳能电池的吸光层,包括:(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层;(2)将半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面后,通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化,进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层,将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层,得到太阳能电池;所述半导体吸光材料的熔点小于450℃,所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料,所述非金属单质包括硒和碲,所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y,其中,R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1,A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2,4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种,M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb,X、X1和X2为Cl、Br或者I,0≤x≤1,0≤y≤3。进一步地,衬底为玻璃,所述电荷传输层为TiO2纳米晶膜、ZnO纳米晶膜、BaSnO3纳米晶膜或者SnO2纳米晶膜,所述绝缘层为ZrO2绝缘层、SrTiO3绝缘层、Al2O3绝缘层或者BaTiO3绝缘层。按照本专利技术的另一方面,提供了一种太阳能电池的制备方法,所述制备方法应用熔融法制备太阳能电池的吸光层,包括:(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层;(2)将半导体吸光材料溶解在溶剂中,滴涂到碳对电极层表面,进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层,待溶剂蒸发完全后,通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化,使其重新在碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中分散,将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层,得到太阳能电池;所述溶剂为水、乙醇、GBL、DMF、DMSO、水合肼、乙二硫醇、乙二胺中的一种或多种,所述半导体吸光材料的熔点小于450℃,所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料,所述非金属单质包括硒和碲,所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y,其中,R为CH3、CH本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,其特征在于,包括:(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层;(2)将半导体吸光材料置于碳对电极层表面后,通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化,进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层,将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层;所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。

【技术特征摘要】
1.一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,其特征在于,包括:(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层;(2)将半导体吸光材料置于碳对电极层表面后,通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化,进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层,将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层;所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。2.如权利要求1所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,其特征在于,所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料,所述非金属单质包括硒和碲,所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y,其中,R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1,A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2,4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种,M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb,X、X1和X2为Cl、Br或者I,0≤x≤1,0≤y≤3。3.如权利要求1所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,其特征在于,所述步骤(2)还包括:将半导体吸光材料置于碳对电极层表面,用载玻片把半导体吸光材料压平,使得半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面,然后进行加热处理。4.如权利要求1所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,其特征在于,所述步骤(2)还包括:将半导体吸光材料置于碳对电极层表面,并贴上一层厚度为6μm-10μm的Kapton高温胶带,使得半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面,然后进行加热处理。5.一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,其特征在于,包括:(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层;(2)将半导体吸光材料溶解在溶剂中,滴涂到碳对电极层表面,进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层,待溶剂蒸发完全后,通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化,使其重新在碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中分散,将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层;所述溶剂为水、乙醇、GBL、DMF、DMSO、水合肼、乙二硫醇、乙二胺中的一种或多种,所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。6.如权利要求5所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法,其特征在于,所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料,所述非金属单质包括硒和碲,所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y,其中,R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1,A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2,4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种,M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb,X、X1和X2为Cl、Br或者I,0≤x≤1,0≤y≤3。7.一种太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员:韩宏伟胡玥吴佳汶管焱俊
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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