一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池制造技术

本发明专利技术涉及一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池，包括：导电玻璃；空穴传输层，位于所述导电玻璃上；钙钛矿吸光层，位于所述空穴传输层上；疏水涂层，位于所述钙钛矿吸光层上；电子传输层，位于所述疏水涂层上；对电极，位于所述电子传输层上。本发明专利技术实施例通过在钙钛矿吸光层上制备一层疏水涂层，由于疏水涂层具有良好的疏水性，覆盖在钙钛矿吸光层上可以防止钙钛矿膜与氧气和水汽接触，从而减缓了钙钛矿材料的分解，延长了钙钛矿太阳能电池的寿命，为钙钛矿太阳能电池的产业化奠定了基础。

A perovskite solar cell based on hydrophobic coating

【技术实现步骤摘要】
一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池
本专利技术属于光电
，具体涉及一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池。
技术介绍
近年来太阳能电池技术快速发展，而其中钙钛矿电池成为备受瞩目的一类电池，器件效率从2009年的3.8％迅速提高到了22.7％。钙钛矿电池具有高转化效率、制备简单、材料广泛、成本低廉等优点，应用前景十分广阔。太阳能电池是一种利用光伏效应将光能转化为电能的器件。作为太阳能电池的吸光材料，钙钛矿材料在器件中起着吸收入射光的作用，在可见光区与近红外区具有较强的吸收带，是实现钙钛矿太阳能电池高效率的必备条件。在钙钛矿材料中，带隙可通过构成元素组分进行调控，从而得到较为合适的吸收带隙。钙钛矿电池制备成本低且可以通过简易溶液法制备，是极具潜力的可大规模商业化生产的能源材料。但是，虽然钙钛矿材料易于合成并且价格相对便宜，但是钙钛矿材料对氧气和湿度非常敏感，其晶体结构会受到氧气和湿气破坏，从而影响太阳能电池的使用寿命，严重制约了钙钛矿太阳能电池的产业化。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：本专利技术实施例提供了一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池，包括：导电玻璃；空穴传输层，位于所述导电玻璃上；钙钛矿吸光层，位于所述空穴传输层上；疏水涂层，位于所述钙钛矿吸光层上；电子传输层，位于所述疏水涂层上；对电极，位于所述电子传输层上。在本专利技术的一个实施例中，所述导电玻璃为ITO导电玻璃或者FTO导电玻璃。在本专利技术的一个实施例中，所述空穴传输层的厚度为10～20nm。在本专利技术的一个实施例中，所述钙钛矿吸光层的厚度为100～300nm。在本专利技术的一个实施例中，所述钙钛矿吸光层材料为ABX3，其中，A为CH3NH3+、HC(NH2)2+、CH3(CH2)nNH3+(n＝1～7)、C6H5(CH2)nNH3+(n＝1～4)、Cs+中的一种或多种，B为Pb2+、Sn2+、Cu2+中的一种或多种，X为I-、Br-、Cl-中的一种或多种。在本专利技术的一个实施例中，所述疏水涂层的厚度为5～10nm。在本专利技术的一个实施例中，所述疏水涂层材料包括纳米二氧化钛/聚氨酯。在本专利技术的一个实施例中，所述聚氨酯为有机硅改性聚氨酯，其中所述有机硅改性聚氨酯中有机硅的质量分数为10％～25％。在本专利技术的一个实施例中，所述电子传输层的厚度为20～50nm。在本专利技术的一个实施例中，所述对电极的厚度为100～300nm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术通过在钙钛矿吸光层上制备一层疏水涂层，由于疏水涂层具有良好的疏水性，覆盖在钙钛矿吸光层上可以防止钙钛矿膜与氧气和水汽接触，从而减缓了钙钛矿材料的分解，延长了钙钛矿太阳能电池的寿命，为钙钛矿太阳能电池的产业化奠定了基础。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池制备方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例制备的基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池的电压-电流密度曲线图；图4位本专利技术实施例制备的基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池大气中放置7d后的电压-电流密度曲线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例一请参见图1，图1为本专利技术实施例提供的一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池的结构示意图，该钙钛矿太阳能电池包括：导电玻璃1；空穴传输层2，位于导电玻璃1上；钙钛矿吸光层3，位于空穴传输层2上；疏水涂层4，位于钙钛矿吸光层3上；电子传输层5，位于疏水涂层4上；对电极6，位于电子传输层5上。本专利技术实施例通过在钙钛矿吸光层上制备一层疏水涂层，由于疏水涂层具有良好的疏水性，覆盖在钙钛矿吸光层上可以防止钙钛矿膜与氧气和水汽接触，从而减缓了钙钛矿材料的分解，延长了钙钛矿太阳能电池的寿命，为钙钛矿太阳能电池的产业化奠定了基础。在一个具体实施例中，导电玻璃1为ITO导电玻璃或者FTO导电玻璃；优选的，导电玻璃1选用ITO导电玻璃。ITO是铟氧化物(In2O3，质量分数为90％)和锡氧化物(SnO2，质量分数为10％)的混合物，其费米能级的范围为4.5～5.0eV，具有较高的载流子浓度和较低的电阻率；在400～1000nm的波长范围内，ITO导电玻璃的透射率可达80％以上。在一个具体实施例中，空穴传输层2的厚度为10～20nm，空穴传输层2的材料为PEDOT:PSS、CuPc、PT、Cu:NiOx、CuI、CuS中的一种或多种，优选的，空穴传输层2的厚度为12nm，空穴传输层2材料为PEDOT:PSS。在一个具体实施例中，钙钛矿吸光层3的厚度为100～300nm，钙钛矿吸光层材料3为ABX3，其中，A为CH3NH3+、HC(NH2)2+、CH3(CH2)nNH3+(n＝1～7)、C6H5(CH2)nNH3+(n＝1～4)、Cs+中的一种或多种，B为Pb2+、Sn2+、Cu2+中的一种或多种，X为I-、Br-、Cl-中的一种或多种。例如，钙钛矿吸光层3材料可以为CH3NH3PbI3、CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbCl3、CH3(CH2)4NH3PbI3、C6H5(CH2)2NH3PbI3中的一种或多种，优选的，钙钛矿吸光层3的厚度为200nm，钙钛矿吸光层3的材料为CH3NH3PbI3。在一个具体实施例中，疏水涂层4的厚度为5～10nm；疏水涂层4材料包括纳米二氧化钛/聚氨酯，其中，二氧化钛与聚氨酯的质量比为2:5～5:1，优选的为3:5～4:5；纳米二氧化钛的粒径为15～30nm，优选的为20nm。在一个具体实施例中，聚氨酯为有机硅改性聚氨酯，其中有机硅为硅氧键(-Si-O-Si-)为骨架组成的聚硅氧烷，有机硅改性聚氨酯中有机硅的质量分数为10％～25％，优选的，有机硅的质量分数为15％。本专利技术实施例采用纳米二氧化钛/有机硅改性聚氨酯作为疏水涂层，纳米二氧化钛作为N型金属氧化物，在可见光区具有很好的透光性，并且当电子传输层为富勒烯时，二氧化钛的导带与富勒烯的能级十分匹配，有利于电子的提取和传输；有机硅改性聚氨酯具有良好的输水性能，可以将钙钛矿膜保护起来，防止钙钛矿膜与氧气和水汽直接接触，减缓了钙钛矿材料的分解，提高了器件的稳定性，延长了钙钛矿太阳能电池的使用寿命。本专利技术实施例的二氧化钛/有机硅改性聚氨酯层采用5～10nm的厚度，不仅使疏水涂层起到保护钙钛矿膜的作用，而且保证了电子的传输性能，从而提高了器件的效率。在一个具体实施例中，电子传输层5的厚度为20～50nm，电子传输层5材料为富勒烯、ZnO、Al2O3中的一种或多种。在一个具体实施例中，对电极6的厚度为100～300nm；对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：/n导电玻璃；/n空穴传输层，位于所述导电玻璃上；/n钙钛矿吸光层，位于所述空穴传输层上；/n疏水涂层，位于所述钙钛矿吸光层上；/n电子传输层，位于所述疏水涂层上；/n对电极，位于所述电子传输层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于疏水涂层的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：
导电玻璃；
空穴传输层，位于所述导电玻璃上；
钙钛矿吸光层，位于所述空穴传输层上；
疏水涂层，位于所述钙钛矿吸光层上；
电子传输层，位于所述疏水涂层上；
对电极，位于所述电子传输层上。


2.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电玻璃为ITO导电玻璃或者FTO导电玻璃。


3.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为10～20nm。


4.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的厚度为100～300nm。


5.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层材料为ABX3，其中，A为CH3NH3+、HC(NH2)2+、CH3(CH2...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，韩阳，
申请(专利权)人：西安智盛锐芯半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61