一种用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法，在透明电池的有机界面层上直接沉积Ag

A preparation method of buffer structure with high transmittance for transparent electrode of laminated battery

The invention discloses a preparation method of high transmissivity buffer layer structure for transparent electrode of laminated battery. AG is directly deposited on the organic interface layer of transparent battery

【技术实现步骤摘要】
一种用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法
本专利技术属于化学电池
，特别涉及一种用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法。
技术介绍
钙钛矿太阳能电池由于强的光吸收性能、长的载流子寿命和高的载流子迁移率，其光电转换效率（PCE）已经超过了23%。钙钛矿的宽泛可调的禁带宽度，使其成为了制备叠层电池的理想材料。硅（Si）、铜铟硒（CIS）和铜铟镓硒（CIGS）都是理想的底电池材料。最近报道的最高的钙钛矿/硅叠层电池效率达到28%，钙钛矿/铜铟镓硒叠层电池也达到了25.9%。透明电极是高效叠层电池的关键，已经报道的作为透明电极的材料中，银纳米线的制备复杂且重复性差，基于碳的网络结构具有高的电阻，薄层金属的透光性较差。与以上三者相比，导电氧化物如氧化铟锡具有更好的透光性和稳定性，但在溅射沉积的过程中，会破坏下层的有机界面材料，如C60/BCP或者Spiro-OMeTAD，因此在这类导电氧化物与有机界面材料之间引入缓冲层是很好的解决办法。合适的缓冲层材料需要满足三个条件：（1）有高的透光性，（2）有良好的载流子传输能力，（3）与相邻两层材料有良好的接触性。超薄金属Ag和无机半导体氧化物如ZnO、SnO2、MoO3等都已被报道用作缓冲层，Ag由于其良好的致密性、导电性和厚度易于控制，表现出了良好的性能。本专利技术在透明电极中引入Ag2MoO4缓冲层，作为一种全新的缓冲层结构应用于半透明的倒置器件ITO/NiOx/钙钛矿/C60/BCP/Ag2MoO4/ITO中，制备出高效率半透明钙钛矿太阳能电池器件。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法，该方法通过在透明电池中引入Ag2MoO4缓冲层，在保证高透过率的同时，不仅有效地保护了透明电池有机界面结构避免溅射ITO的破坏，还有效阻挡空穴传输电子，从而提高了透明电池的光电转换效率。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法，在透明电池的有机界面层上直接沉积Ag2MoO4作为缓冲层，沉积Ag2MoO4的方法包括：旋涂Ag2MoO4分散液、蒸镀Ag2MoO4粉末、原位化学反应生成。进一步的，所述沉积Ag2MoO4的方法中，旋涂Ag2MoO4分散液包括以下步骤：将Ag2MoO4溶解或者分散到溶剂中，搅拌均匀形成均一的溶液或分散液，之后将溶液旋涂于透明电池的有机界面层上，旋涂速度为500~3000转/分，旋涂时间为10s~300s，旋涂后得到的湿膜加热退火除去多余溶剂形成致密的缓冲层，加热温度为50~150℃，加热时间为1~10min。优选地，所述溶剂为氯苯、异丙醇或乙醇，Ag2MoO4与溶剂的质量体积比为1~50mg/ml。优选地，所述缓冲层的厚度为1~50nm。进一步的，所述沉积Ag2MoO4的方法中，蒸镀Ag2MoO4粉末包括以下步骤：使用真空蒸镀仪，调节电流为70~100A，电压为0.5~1.5V，在真空度低于2*10-4Pa环境下直接将钨舟上的Ag2MoO4粉末沉积到透明电池的有机界面层上，形成缓冲层。优选地，所述缓冲层的厚度为1~50nm。进一步的，所述沉积MMoO4的方法中，原位化学反应生成包括以下步骤：通过金属Ag与MoO3反应生成Ag2MoO4，在真空环境下，先蒸镀沉积金属Ag层，蒸镀电流为35~45A，之后接着上面蒸镀沉积MoO3，蒸镀温度为450~600℃，电流为1~3A，金属Ag层的Ag原子与蒸镀沉积的MoO3分子在真空度低于2*10-4Pa、温度高于100℃的环境下相互反应生成Ag2MoO4作为缓冲层。优选地，所述金属Ag层的厚度为1~5nm，蒸镀沉积MoO3的厚度为1~20nm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术在透明电池的有机界面层上面直接沉积Ag2MoO4作为缓冲层，该缓冲层材料来源广，种类多，沉积方法多且简便，透过率高，并且能够有效地起到保护透明有机界面层的作用，是理想的透明电池的缓冲层材料。附图说明图1是以Ag/MoO3为缓冲层制备的透明电池的结构示意图；图2是以Ag/MoO3为缓冲层制备的透明电池的透光性曲线；图3是制备的Ag/MoO3双层结构与Ag2MoO4的拉曼光谱；图4是Ag/MoO3缓冲层表面的AFM图；图5是实施例1中以Ag/MoO3为缓冲层制备的透明电池J-V曲线；图6是实施例4中蒸镀Ag2MoO4作为缓冲层制备的透明电池J-V曲线；图7是实施例7中旋涂Ag2MoO4分散液作为缓冲层制备的透明电池J-V曲线。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1通过原位化学反应生成Ag2MoO4作为缓冲层制备钙钛矿透明电池。（1）将商业购买的氧化铟锡（ITO）玻璃先用洗洁精清洗，然后依次用自来水、去离子水、乙醇、丙酮、异丙醇超声清洗。（2）将ITO干燥后旋涂一层30nm厚的空穴传输层NiO备用。（3）在NiO层上制备250nm厚CH3NH3PbCl0.2I2.8钙钛矿层。（4）在真空（<2*10-4Pa）环境下蒸镀40nmC60作为电子传输层，之后在C60上蒸镀10nmBCP作为阻挡层。（5）在BCP上，在真空（<2*10-4Pa）环境下，先蒸镀1nmAg，蒸镀电流为35A。之后在Ag上蒸镀3nmMoO3，蒸镀温度为450~550℃，电流为1.8~2.6A。在高真空（<2*10-4Pa）和高温（>100℃）的条件下，先沉积的Ag原子与后蒸镀的MoO3分子相互之间发生化合反应，生成Ag2MoO4，作为缓冲层材料。（6）通过磁控溅射步骤溅射200nmITO作为透明电极。（7）在真空（<2*10-4Pa）环境下蒸镀300nmAg网格完成电池制作。（8）用配有AM1.5的滤光片的Newport500W的氙灯作为模拟太阳光源，在100mW/cm2光强下进行光伏性能测试，光强通过标准单晶硅太阳能电池校准；如图5所示，J-V曲线使用Keithley260测量。实施例2通过原位化学反应生成Ag2MoO4作为缓冲层制备钙钛矿透明电池。（1）将商业购买的氧化铟锡（ITO）玻璃先用洗洁精清洗，然后依次用自来水、去离子水、乙醇、丙酮、异丙醇超声清洗。（2）将ITO干燥后旋涂一层30nm厚的空穴传输层NiO备用。（3）在NiO层上制备250nm厚CH3NH3PbCl0.2I2.8钙钛矿层。（4）在真空（<2*10-4Pa）环境下蒸镀40nmC60作为电子传输层，之后在C60上蒸镀10nmBCP作为阻挡层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法，其特征在于，在透明电池的有机界面层上直接沉积Ag

【技术特征摘要】
1.一种用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法，其特征在于，在透明电池的有机界面层上直接沉积Ag2MoO4作为缓冲层，沉积Ag2MoO4的方法包括：旋涂Ag2MoO4分散液、蒸镀Ag2MoO4粉末、原位化学反应生成。


2.根据权利要求1所述的用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法，其特征在于，所述沉积Ag2MoO4的方法中，旋涂Ag2MoO4分散液包括以下步骤：
将Ag2MoO4溶解或者分散到溶剂中，搅拌均匀形成均一的溶液或分散液，之后将溶液旋涂于透明电池的有机界面层上，旋涂速度为500~3000转/分，旋涂时间为10s~300s，旋涂后得到的湿膜加热退火除去多余溶剂形成致密的缓冲层，加热温度为50~150℃，加热时间为1~10min。


3.根据权利要求2所述的用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法，其特征在于，所述溶剂为氯苯、异丙醇或乙醇，Ag2MoO4与溶剂的质量体积比为1~50mg/ml。


4.根据权利要求2所述的用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲层结构的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的厚度为1~50nm。


5.根据权利要求1所述的用于叠层电池透明电极的高透过率缓冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛颢，王子龙，闫伟博，鲁迪，龚元才，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32