一种具有复合钙钛矿吸光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具有复合钙钛矿吸光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；复合钙钛矿吸光层，位于所述空穴传输层上；纳米二氧化钛/聚氨酯层，位于所述复合钙钛矿吸光层上；电子传输层，位于所述纳米二氧化钛/聚氨酯层上；对电极，位于所述电子传输层上。本发明专利技术实施例设置复合钙钛矿吸光层，改善钙钛矿膜连续性和均匀性不佳的问题，为大面积钙钛矿膜的制备奠定基础；在钙钛矿吸光层上制备疏水的纳米二氧化钛/聚氨酯层，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。

【技术实现步骤摘要】
一种具有复合钙钛矿吸光层的钙钛矿太阳能电池
本专利技术属于光电
，具体涉及一种具有复合钙钛矿吸光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。虽然钙钛矿材料易于合成并且价格相对便宜，但是目前由钙钛矿制备大面积太阳能电池的光电转换效率较低，其主要原因在于现有工艺制备的钙钛矿膜连续性和均匀性不佳，导致太阳能电池各方面性能直线下降，从而限制了大面积钙钛矿膜的制备。
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具有复合钙钛矿吸光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具有复合钙钛矿吸光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；复合钙钛矿吸光层，位于所述空穴传输层上；纳米二氧化钛/聚氨酯层，位于所述复合钙钛矿吸光层上；电子传输层，位于所述纳米二氧化钛/聚氨酯层上；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，所述复合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，所述复合钙钛矿吸光层包括若干个第一钙钛矿吸光层和若干个第二钙钛矿吸光层，其中，所述第一钙钛矿吸光层和第二钙钛矿吸光层均位于所述空穴传输层上，并且所述第一钙钛矿吸光层和所述第二钙钛矿吸光层呈带状间隔排列。在本专利技术的一个实施例中，所述第一钙钛矿吸光层与所述第二钙钛矿吸光层的宽度比值为10：1。在本专利技术的一个实施例中，所述第一钙钛矿吸光层的材料为Br-掺杂的CH3NH3I3，其中，Br-与I-的质量比为1:5～1:10；所述第二钙钛矿吸光层的材料为CH3NH3Br3。在本专利技术的一个实施例中，所述纳米二氧化钛/聚氨酯层的厚度为5～10nm。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，所述纳米二氧化钛的粒径为15～30nm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1、本专利技术通过设置复合钙钛矿吸光层，其中不同材料的钙钛矿膜在空穴传输层上间隔排列，可以促进光生载流子在钙钛矿吸光层横向流动，从而使得钙钛矿膜中载流子分布均匀，弥补钙钛矿膜的界面缺陷，改善钙钛矿膜连续性和均匀性不佳的问题，从而提高太阳能的转换效率，为大面积钙钛矿膜的制备奠定基础。2、本专利技术通过在钙钛矿吸光层上制备一层纳米二氧化钛/聚氨酯层，由于纳米二氧化钛/聚氨酯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具有复合钙钛矿吸光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具有复合钙钛矿吸光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钙钛矿太阳能电池的电压-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具有复合钙钛矿吸光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；复合钙钛矿吸光层3，位于空穴传输层2上；纳米二氧化钛/聚氨酯层4，位于复合钙钛矿吸光层3上；电子传输层5，纳米二氧化钛/聚氨酯层4上；对电极6，位于电子传输层5上。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，复合钙钛矿吸光层3的厚度为100～300nm；进一步的，复合钙钛矿吸光层3包括若干个第一钙钛矿吸光层31和若干个第二钙钛矿吸光层32，第一钙钛矿吸光层31和第二钙钛矿吸光层32均位于所述空穴传输层2上，第一钙钛矿吸光层31和第二钙钛矿吸光层32呈带状间隔排列；进一步的，第一钙钛矿吸光层31与第二钙钛矿吸光层32的宽度比值为10:1；进一步的，第一钙钛矿吸光层31的材料为Br-掺杂的CH3NH3I3，其中，Br-与I-的质量比为1:5～1:10，优选的Br-与I-的质量比为1:7；第二钙钛矿吸光层的材料为CH3NH3Br3。本专利技术实施例通过设置复合钙钛矿吸光层，其中不同材料的钙钛矿膜在空穴传输层上间隔排列，可以促进光生载流子在钙钛矿吸光层横向流动，从而使得钙钛矿膜中载流子分布均匀，弥补钙钛矿膜的界面缺陷，改善钙钛矿膜连续性和均匀性不佳的问题，从而提高太阳能的转换效率，为大面积钙钛矿膜的制备奠定基础。本专利技术实施例第一钙钛矿吸光层31与第二钙钛矿吸光层32的宽度比值采用10：1，可以使得钙钛矿膜中的载流子在较短时间内达到均匀分布的状态，同时使得复合钙钛矿吸光层与空穴传输层、电子传输层之间的能级匹配。本专利技术实施例采用第一钙钛矿吸光层的材料采用Br-掺杂的CH3NH3I3，其中，Br-与I-的质量比为1:5～1:10，第二钙钛矿吸光层的材料采用CH3NH3Br3，采用1:5～1:10的Br-掺杂CH3NH3I3和CH3NH3Br3可以提高两种钙钛矿吸光层之间的能带匹配度，有利于光生载流子的横向流动。在一个具体实施例中，纳米二氧化钛/聚氨酯层4的厚度为5～10nm，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；优选的，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％，优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有复合钙钛矿吸光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复合钙钛矿吸光层，位于所述空穴传输层上；/n纳米二氧化钛/聚氨酯层，位于所述复合钙钛矿吸光层上；/n电子传输层，位于所述纳米二氧化钛/聚氨酯层上；/n对电极，位于所述电子传输层上。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有复合钙钛矿吸光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；
复合钙钛矿吸光层，位于所述空穴传输层上；
纳米二氧化钛/聚氨酯层，位于所述复合钙钛矿吸光层上；
电子传输层，位于所述纳米二氧化钛/聚氨酯层上；
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，所述复合钙钛矿吸光层的厚度为100～300nm。


3.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述复合钙钛矿吸光层包括若干个第一钙钛矿吸光层和若干个第二钙钛矿吸光层，其中，所述第一钙钛矿吸光层和第二钙钛矿吸光层均位于所述空穴传输层上，并且所述第一钙钛矿吸光层和所述第二钙钛矿吸光层呈带状间隔排列。


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【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