太阳能电池及其制备方法技术

本申请涉及一种太阳能电池及其制备方法，首先在衬底上生成二氧化钛纳米棒，之后将硫化锑薄膜层包裹在二氧化钛纳米棒周围，最终在衬底制备有硫化锑薄膜层和二氧化钛纳米棒的一侧制备空穴传输层和电极，得到全固态太阳能电池。上述方案将硫化锑包裹在二氧化钛纳米棒周围，可以增加硫化锑与二氧化钛的有效接触面积，加强光生载流子的传输，同时根据上述方案得到的固态太阳电池，相对液态的敏化太阳能电池可以简化工艺，有利于实现工业生产。有利于实现工业生产。有利于实现工业生产。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池及其制备方法


[0001]本申请涉及新能源
，特别是涉及一种太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的飞速发展，人们对能源的消耗越来越严重，传统形式的煤、石油、天然气等不可再生能源的存储日益减少，为了满足人类发展需求，开发新能源来代替不可再生能源势在必行。其中，太阳能电池能够通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，由于太阳能获取容易，被广泛应用于工业、商业、农业、通信、家用电器、军事等领域。
[0003]二氧化钛半导体材料具有化学性质稳定、耐化学和光化学腐蚀以及安全无毒等特性，无论是二氧化钛纳米颗粒还是一维二氧化钛纳米结构，都在太阳电池领域中受到了广泛的关注。相比于其他纳米结构，二氧化钛纳米棒可以在玻璃衬底上直接生长无需其他加工，方便生产、成本低廉，从而成为一种很有前景的光电极材料。然而，由于二氧化钛纳米棒带隙较宽，所以只能吸收紫外光，因此一般需要采用硫化锑作为二氧化钛的敏化材料。目前，硫化锑/二氧化钛纳米棒体系主要应用于液态的敏化太阳能电池中，其加工工艺复杂，不利用工业生产。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对硫化锑/二氧化钛纳米棒体系的液态敏化太阳能电池加工工艺复杂，不利于工业生产的问题，提供一种太阳能电池及其制备方法。
[0005]一种太阳能电池的制备方法，包括：将衬底置于前驱体溶液中，在所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒；在所述二氧化钛纳米棒的表面沉积硫化锑薄膜层；在位于所述衬底的第一表面的一侧制备空穴传输层，所述空穴传输层覆盖所述二氧化钛纳米棒和所述硫化锑薄膜层；在所述空穴传输层制备电极。
[0006]在一个实施例中，所述衬底包括二氧化钛颗粒致密层和背电极层，所述将衬底置于前驱体溶液中，在所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒的步骤之前，还包括：采用喷雾热解法在所述背电极层上生长二氧化钛颗粒致密层形成衬底，所述背电极层生长有所述二氧化钛颗粒致密层的一侧即为所述衬底的第一表面。
[0007]在一个实施例中，所述采用喷雾热解法在所述背电极层上生长二氧化钛颗粒致密层形成衬底的步骤，包括：将所述背电极层加热到第一预设温度阈值范围之后，采用喷雾装置向所述背电极层喷洒乙酰丙酮钛溶液和氧气，使得所述乙酰丙酮钛溶液在所述背电极层受热分解并发生氧化还原反应，以二氧化钛颗粒的形式沉积于所述背电极层，得到衬底。
[0008]在一个实施例中，所述将衬底置于前驱体溶液中，在所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒的步骤之前，还包括：根据去离子水、浓盐酸和四氯化钛制备前驱体溶液。
[0009]在一个实施例中，所述将衬底置于前驱体溶液中，在所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒的步骤，包括：将前驱体溶液注入高压釜，并将衬底放置于所述高压釜中预先
设置的基板；以第二预设温度阈值范围对所述高压釜进行加热，直至加热时长达到预设时长，以使所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒。
[0010]在一个实施例中，所述在所述二氧化钛纳米棒的表面沉积硫化锑薄膜层的步骤，包括：根据氯化锑、丙酮溶液、亚硫钠溶液和去离子水制备混合溶液；将所述衬底生长的所述二氧化钛纳米棒放置于所述混合溶液中进行化学浴沉积，使得二氧化钛纳米棒的表面沉积硫化锑薄膜层。
[0011]一种太阳能电池，所述太阳能电池根据上述的制备方法得到，所述太阳能电池包括衬底、二氧化钛纳米棒、硫化锑薄膜层、空穴传输层和电极，所述二氧化钛纳米棒设置于所述衬底的第一表面，所述二氧化钛纳米棒的表面沉积有所述硫化锑薄膜层，所述空穴传输层设置于所述衬底的第一表面的一侧，并覆盖所述二氧化钛纳米棒和所述硫化锑薄膜层，所述电极设置于所述空穴传输层。
[0012]在一个实施例中，所述衬底包括背电极层和二氧化钛颗粒致密层，所述二氧化钛颗粒致密层设置于所述背电极层，所述二氧化钛纳米棒设置于所述二氧化钛颗粒致密层。
[0013]在一个实施例中，所述背电极层为FTO导电玻璃层。
[0014]在一个实施例中，所述空穴传输层为有机聚合物空穴传输层。
[0015]在一个实施例中，所述有机聚合物空穴传输层为Spiro-OMeTAD空穴传输层。
[0016]在一个实施例中，所述电极为金属电极。
[0017]在一个实施例中，所述金属电极为金电极或银电极。
[0018]上述太阳能电池及其制备方法，首先在衬底上生成二氧化钛纳米棒，之后将硫化锑薄膜层包裹在二氧化钛纳米棒周围，最终在衬底制备有硫化锑薄膜层和二氧化钛纳米棒的一侧制备空穴传输层和电极，得到全固态太阳能电池。上述方案将硫化锑包裹在二氧化钛纳米棒周围，可以增加硫化锑与二氧化钛的有效接触面积，加强光生载流子的传输，同时根据上述方案得到的固态太阳电池，相对液态的敏化太阳能电池可以简化工艺，有利于实现工业生产。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为一实施例中太阳能电池的制备方法流程示意图；
[0021]图2为另一实施例中太阳能电池的制备方法流程示意图；
[0022]图3为又一实施例中太阳能电池的制备方法流程示意图；
[0023]图4为再一实施例中太阳能电池的制备方法流程示意图；
[0024]图5为又一实施例中太阳能电池的制备方法流程示意图；
[0025]图6为一实施例中不同化学浴沉积时间下器件的性能参数示意图；
[0026]图7为一实施例中太阳能电池结构示意图；
[0027]图8为另一实施例中太阳能电池结构示意图。
具体实施方式
[0028]为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。
[0029]请参阅图1，一种太阳能电池的制备方法，包括步骤S300、步骤S400、步骤S500和步骤S600。
[0030]步骤S300，将衬底置于前驱体溶液中，在衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒。
[0031]具体地，衬底包括相对设置的第一表面和第二表面，在进行太阳能电池制备时，均在衬底的同一表面的一侧进行操作，本申请具体为衬底的第一表面。前驱体是获得目标产物前的一种存在形式，大多是以有机-无机配合物或混合物固体存在，也有部分是以溶胶形式存在。本实施例中的前驱体溶液为制备二氧化钛纳纳米棒前的一种中间产物，在实际太阳能电池制备操作中，只需要将衬底置于预先准备好的前驱体溶液中，即可以在衬底的表面生成多个二氧化钛纳米棒。
[0032]步骤S400，在二氧化钛纳米棒的表面沉积硫化锑薄膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：将衬底置于前驱体溶液中，在所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒；在所述二氧化钛纳米棒的表面沉积硫化锑薄膜层；在位于所述衬底的第一表面的一侧制备空穴传输层，所述空穴传输层覆盖所述二氧化钛纳米棒和所述硫化锑薄膜层；在所述空穴传输层制备电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述衬底包括二氧化钛颗粒致密层和背电极层，所述将衬底置于前驱体溶液中，在所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒的步骤之前，还包括：采用喷雾热解法在所述背电极层上生长二氧化钛颗粒致密层形成衬底，所述背电极层生长有所述二氧化钛颗粒致密层的一侧即为所述衬底的第一表面。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述采用喷雾热解法在所述背电极层上生长二氧化钛颗粒致密层形成衬底的步骤，包括：将所述背电极层加热到第一预设温度阈值范围之后，采用喷雾装置向所述背电极层喷洒乙酰丙酮钛溶液和氧气，使得所述乙酰丙酮钛溶液在所述背电极层受热分解并发生氧化还原反应，以二氧化钛颗粒的形式沉积于所述背电极层，得到衬底。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将衬底置于前驱体溶液中，在所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒的步骤之前，还包括：根据去离子水、浓盐酸和四氯化钛制备前驱体溶液。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将衬底置于前驱体溶液中，在所述衬底的第一表面生成二氧化钛纳米棒的步骤，包括：将前驱体溶液注入高压釜，并将衬底放置于所述高压釜中预先设置的基板；以第二预设温度阈值范围对所述高压釜进行加热，直至加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨博，黄猛，王京，俞贤桥，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：