基于下转换层的钙钛矿太阳能电池及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于下转换层的钙钛矿太阳能电池，主要解决现有钙钛矿太阳能电池的光电转化效率低和稳定性差的问题。其自上而下依次包括透明导电衬底(1)、电子传输层(3)、钙钛矿吸收层(4)、空穴传输层(5)和金属电极(6)，其特征在于，透明导电衬底(1)与电子传输层(3)之间设有下转换层(2)，所述下转换层采用稀土元素掺杂材料，该稀土元素掺杂材料包括掺杂镝的钒酸钆及钒酸镧。本发明专利技术改善了钙钛矿太阳能电池的太阳光光谱吸收，同时通过结构调整避免引入界面缺陷及紫外光引起的钙钛矿和电子传输层性能衰退，提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率和稳定性，可用于为室外工作设备提供电能。

【技术实现步骤摘要】
基于下转换层的钙钛矿太阳能电池及制备方法
本专利技术属于半导体器件
，更进一步涉及一种太阳能电池，可用于为室外工作设备提供电能。
技术介绍
在能源问题越发严峻的21世纪，太阳能作为一种丰富、清洁、便利的可再生能源，受到了越来越多的重视。硅太阳能电池是目前大规模商业化的光电转换器件之一。近年来，钙钛矿太阳能电池由于相比硅太阳能电池具有更加简便的制备工艺、更加低廉的制备成本从而逐渐吸引了越来越多的关注。典型钙钛矿太阳能电池结构从下到上包括透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和顶部电极。钙钛矿材料吸光范围约处于300nm到800nm之间，其中对于波长小于400nm的紫外光不仅不能被钙钛矿材料有效吸收，还会对钙钛矿材料和电子传输层造成性能退化。引入下转换层不仅可以将造成钙钛矿材料分解的紫外光转换成可见光，还提升了钙钛矿材料对太阳光谱的利用效率。中山大学在其申请的专利文献“一种以下转换材料界面修饰的太阳能电池及其制备方法”(申请号：CN201810980620.4申请公开号：CN109273600A)中公开了一种制备具有下转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于下转换层的钙钛矿太阳能电池，自下而上依次包括透明导电衬底(1)、电子传输层(3)、钙钛矿吸收层(4)、空穴传输层(5)和顶部电极(6)，其特征在于，透明导电衬底(1)与电子传输层(3)之间设有下转换层(2)，该转换层采用稀土元素掺杂材料，以提高紫外光到可见光的转换能力，改善太阳光光谱吸收。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于下转换层的钙钛矿太阳能电池，自下而上依次包括透明导电衬底(1)、电子传输层(3)、钙钛矿吸收层(4)、空穴传输层(5)和顶部电极(6)，其特征在于，透明导电衬底(1)与电子传输层(3)之间设有下转换层(2)，该转换层采用稀土元素掺杂材料，以提高紫外光到可见光的转换能力，改善太阳光光谱吸收。


2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述稀土元素掺杂材料包括掺杂镝的钒酸钆及钒酸镧中的任意一种。


3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于：
所述透明导电衬底(1)采用氧化铟锡ITO或氟掺杂氧化锡FTO材料。
所述电子传输层(3)厚度为15-100nm，其采用氧化锡、氧化锌或氧化钛中的任意一种。
所述钙钛矿吸收层(4)厚度为100-500nm，采用由阳离子A、阳离子B，阴离子X和阴离子Y组成的钙钛矿ABXmY3-m，其中，A为甲胺MA、甲脒FA或铯Cs中的一种或几种，B为铅Pb，X、Y为氯Cl、溴Br或碘I中的一种或几种，m为1-3。
所述顶部电极(6)采用金、银、碳电极中的任意一种。


4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层(5)厚度为50-500nm，其采用以下八种材料中的任意一种：
2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴材料；
三苯胺衍生物；
聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐材料；
聚3-己基噻吩材料；
聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]材料；
硫氰酸亚铜CuSCN；
氧化镍NiO；
氧化亚铜Cu2O。


5.一种基于下转换层的钙钛矿太阳能电池制备方法，其特征在于，包括如下：
1)对透明导电衬底依次进行清洗和紫外臭氧的表面预处理；
2)配制下转换层前驱体溶液，采用旋涂法以2000-5000rpm的转速将该溶液旋涂于预处理后的透明导电衬底上30s-45s，得到下转换层；
3)配制电子传输层前驱体溶液，采用旋涂法2000-4000rpm的转速将该溶液旋涂于下转换层上30s-45s，并对旋涂后的样件进行退火处理，得到电子传输层；
4)配制钙钛矿前驱体溶液，采用旋涂法以1000-4000rpm的转速将该溶液旋涂于电子传输层上30s-45s，并对旋涂后的样件进行退火处理，得到钙钛矿吸收层；
5)配制空穴传输层前驱体溶液，采用旋涂法以3000-5000rpm的转速将该溶液旋涂于制备好的钙钛矿吸收层上30s-45s，得到空穴传输层；
6)使用真空镀膜仪将顶部电极蒸镀在...

【专利技术属性】
技术研发人员：林珍华，常晶晶，王庆瑞，苏杰，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61