一种双面受光碳基叠合太阳能电池及测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双面受光碳基叠合太阳能电池及测试装置，属于新能源材料与器件技术领域。所述的双面受光太阳能电池，其阴极由两层超薄碳纳米管材料组成，增加背电极透光性，解决了常规贵金属电极不透光的问题，所得双面碳基叠合太阳能电池可同时利用正面和背面入射光，有效增加单位面积输出功率。相较于传统太阳能电池，本发明专利技术中的双面受光太阳能电池能够大幅提升太阳光利用率，提升单位面积光

【技术实现步骤摘要】
一种双面受光碳基叠合太阳能电池及测试装置


[0001]本专利技术属于新能源材料与器件
，具体涉及一种双面受光碳基叠合太阳能电池及测试装置。

技术介绍

[0002]当前，不可再生的化石能源得到不断消耗的同时，造成了严重的环境污染。人类急需开发利用可再生的能源来替代化石能源。在各种可再生能源中，太阳能被认为取之不尽用之不竭且不受地域限制的清洁能源。
[0003]太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的装置，已经历经三代，其中钙钛矿太阳能电池引领第三代太阳能电池的发展，目前认证效率已高达25.5％。但是单面电池单位面积输出功率因为受到光吸收层以及入射光强的的限制，未来效率增长空间有限。而双面电池可以有效利用双面入射光并有效增加单位面积输出功率。双面电池制备的关键是背电极的透明化，常用透明背电极有超薄金属电极和碳电极，但是效率普遍不高。这种通过牺牲效率使背电极透明化的策略显然需要进一步改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术结合先进的叠合碳基结构电池，系统对不同类型碳纳米管背电极筛选，最终制备了一种双面受光工作的碳基叠合太阳能电池，不但解决传统钙钛矿太阳能电池背电极需要用到真空蒸镀及贵金属所造成的成本问题，保证正面受光效率高达19.3％的同时，双面电池双面受光时可进一步增加了单位面积输出功率(255W m-2
)。
[0005]本专利技术提出的原理包括：
[0006]传统单面电池，只能利用正面入射光，背面反射光不能有效利用。双面电池可同时利用正背面入射光，从而增加器件单位输出功率。
[0007]本专利技术的技术方案：
[0008]一种双面受光碳基叠合太阳能电池，由电极A和电极B叠合而成；电极A 从上到下依次是导电玻璃、电子传输层、吸光层、空穴传输层和碳纳米管层；电极B为碳纳米管层和导电玻璃，电极A和电极B的碳纳米管层相接触。
[0009]电极A和电极B中的碳纳米管直径在2nm～10nm之间，由电极A和电极 B中的总碳纳米管层厚度在2μm～15μm之间。
[0010]该测量装置包括太阳能电池、反光镜、卡槽和底座；两太阳能电池呈90
°
夹角固定在底座上，并分别与底座呈45
°
夹角；反光镜垂直固定在底座上，位于两太阳能电池之间。
[0011]本专利技术的有益效果：
[0012]碳纳米管材料储备丰富，廉价易得，用碳纳米管材料代替贵金属金或银，为大规模工业化生产提供有利的支撑；喷涂碳纳米管材料替代真空蒸镀贵金属，降低能耗；同时具有良好透光性的碳纳米管可以用于制备双面太阳能电池，在自然或人工反射条件下，有效利用背面反射光从而增加单位面积能量输出功率。
附图说明
[0013]图1为实施例1中不同厚度MWCNT/1电极对应电池JV曲线。
[0014]图2为实施例2中所用多壁碳纳米管MWCNT/1的透射电镜图和表面扫描电镜。
[0015]图3为实施例2中所用多壁碳纳米管MWCNT/2的透射电镜图和表面扫描电镜。
[0016]图4为实施例2中所用单壁碳纳米管SWCNT的透射电镜图和表面扫描电镜。
[0017]图5为实施例2中MWCNT/1对应电池正背面分别受光对应的JV曲线。
[0018]图6为实施例2中MWCNT/2对应电池正背面分别受光对应的JV曲线。
[0019]图7实施例2中SWCNT对应电池正背面分别受光对应的JV曲线。
[0020]图8为实施例3中模拟双面器件正背面同时受光光电性能的测试装置(单光源法)。
[0021]图9为实施例3中模拟双面器件正背面同时受光光电性能的测试装置(双光源法)。
[0022]图10为实施例3中MWCNT/2基电池在不同反射光下所测双面同时受光JV 曲线。
[0023]图11是本专利技术的双面受光碳基叠合太阳能电池测量装置示意图。
[0024]图中：1太阳能电池；2反光镜；3卡槽；4底座。
具体实施方式
[0025]以下是本专利技术的具体实施例，并结合附图说明对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0026]下述实施例中所使，用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0027]下述实施例中所用的材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0028]本专利技术制备的电池包括A和B两块电极，A电极包括导电基底、电子提取层材料、光吸收层、空穴提取层及碳纳米管材料；B电极包括导电基底和碳纳米管材料；所述第一或第二不用于排序；所述电池的制备步骤包括：
[0029](1)导电基底的刻蚀：用胶带将FTO导电玻璃或ITO玻璃上需要保护的部分粘住，之后将Zn粉均匀涂于需要刻蚀的FTO导电玻璃表面，将2-6M的HCl水溶液滴在FTO导电玻璃上的Zn粉上，待反应完全，擦拭刻蚀区，并依次用水，乙醇，丙酮，异丙醇分别超声30min，玻璃吹干后，放入紫外臭氧清洗机处理10min后备用；
[0030](2)制备电子提取层：
[0031]①
配置TiO2溶胶：A液：将二乙醇胺与钛酸四丁酯溶解于无水乙醇中，搅拌后得到均匀溶液：其中，钛酸四丁酯：二乙醇胺：无水乙醇的体积比为4:1:13； B液：将去离子水与无水乙醇按体积1:28混合；边搅拌边将B液缓慢滴入A液，其中A液与B液的体积比为2.8:1。陈化后，得到微黄色澄清溶液，浓度为0.5M，置于-5℃储存；使用前用等体积的乙醇溶液稀释即得TiO2溶胶；
[0032]配置SnO2溶胶：将0.05-0.5M氯化亚锡乙醇或异丙醇溶液在80℃冷凝回流3h，自然降温后，得到均匀无色透亮的溶液，经陈化后，得到微黄色澄清溶液，即得SnO2溶胶；将步骤
①
制备的TiO2溶胶旋涂于步骤(1)得到的导电基底上，然后将其置于500℃条件下烧结1h。或者将步骤
②
制备的SnO2溶胶旋涂于步骤(1)得到的FTO或ITO玻璃导电基底上，然后将其置于40℃-100℃条件下烧结1h；
[0033](3)制备光吸收层：
[0034]光吸收层Cs
0.05
[(FAPbI3)
0.85
(MAPbBr3)
0.15
]0.95
[0035]在氮气气氛的手套箱中，首先在70℃下搅拌2h制备含有FAI(1M)，PbI
2 (1.1M)，MABr(0.2M)和PbBr2(0.2M)的DMF和DMSO(体积比为4： 1)的无水混合物。将溶液经有机滤膜过滤后，按95:5的比例加入1.5M的CsI 的DMSO溶液，混合均匀后用移液枪移取80μL上述光吸收层前驱体溶液，均匀涂覆在覆有ETLs的导电基底上，随后进行两步法旋涂(1000rpm，5s和6000 rpm，50s)。在第二个旋涂过程中，在程序结束之前35s时，将100μL三氟甲苯加入到旋转的基底上。最后，将基底100℃加热40min，即得 Cs
0.05
[(FAPbI本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双面受光碳基叠合太阳能电池，其特征在于，该双面受光碳基叠合太阳能电池由电极A和电极B叠合而成；电极A从上到下依次是导电玻璃、电子传输层、吸光层、空穴传输层和碳纳米管层；电极B为碳纳米管层和导电玻璃，电极A和电极B的碳纳米管层相接触。2.根据权利要求1所述的双面受光碳基叠合太阳能电池，其特征在于，电极A和电极B中的碳纳米管直径在2nm～10nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：史彦涛，张春阳，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：