一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池，其为层叠结构，由下至上依次为不锈钢卷、CIGS层、缓冲层、ZnO层、ITO层、TiO2层、钙钛矿层、空穴传输层和电极。一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，包括如下步骤：(1)在不锈钢衬底上依次采用磁控溅射的方法制备CIGS薄膜、CdS薄膜和ZnO薄膜；(2)在ZnO薄膜上依次采用旋涂法制备ITO膜层、TiO2膜层、CH3NH3PbI3膜层和Spiro

【技术实现步骤摘要】
一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳电池
，特别涉及一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]有机无机钙钛矿材料(CH3NH3PbX3,X＝Cl、Br、I)是近些年来发展非常迅速的一类新型光电材料。因其廉价的原材料和简单的制作工艺,宽的吸收光谱,以及高的光电转换效率等特点而具有很大发展潜力以及应用前景十分广阔，当前实验室最高效率已达24.2％。
[0003]有机/无机杂化钙钛矿太阳电池的结构主要由导电玻璃、 TiO2/ZnO光阳极(电子受体层)、钙钛矿吸光材料、空穴传输材料与蒸镀的金属电极或印刷的碳电极构成。即为FTO或ITO(11)/TiO2(12) /CH3NH3PbI3(13)/Spiro-MeOTAD(14)/Au(15)。
[0004]目前主要采用旋涂法制备CH3NH3PbI3钙钛矿太阳电池，具体工艺流程如下所示：
[0005](1)先在FTO衬底上旋涂TiO2或ZnO作为电子传输层；
[0006](2)然后在TiO2或ZnO膜层上采用旋涂的方法制备 CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜，并进行简单退火处理；
[0007](3)再在沉积好的钙钛矿薄膜上旋涂Spiro-MeOTAD或P3HT 等有机材料作为空穴传输层，帮助传导空穴；
[0008](4)最后在沉积好的空穴传输层上蒸镀沉积Au或Ag等金属电极。
[0009]以不锈钢卷为衬底的柔性Cu(In,Ga)Se2(简称CIGS)铜铟镓硒薄膜太阳电池具有可
[0010]被制成柔性可卷曲组件、稳定性良好、适于大面积连续生产和较低的生产制造成本等优点而越来越广泛地应用于生活中。与晶硅电池相比较，当前CIGS太阳电池的光电效率还存在明显的差距，因此提高整体的光电效率是未来发展的努力方向。
[0011]与晶硅电池相比较，当前CIGS太阳电池的光电效率还存在明显的差距，因此提高整体的光电效率是未来发展的努力方向。而钙钛矿太阳电池具有优异的光电转换效率，其实验室最高效率已达24.2％，已能媲美晶硅电池的光电性能。因此，采取钙钛矿太阳电池与CIGS 太阳电池叠层的方法是实现高转换效率的一种途径。

技术实现思路

[0012]本专利技术针对上述现有技术的存在的问题，提供一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池及其制备方法。
[0013]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0014]一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池，其为层叠结构，由下至上依次为不锈钢卷、CIGS层、缓冲层、ZnO层、ITO层、TiO2层、钙钛矿层、空穴传输层和电极。
[0015]进一步的，其层叠结构由下至上依次为不锈钢卷、CIGS层、CdS 缓冲层、ZnO层、ITO层、TiO2层、CH3NH3PbI3钙钛矿层、空穴传输层和Cu电极。
[0016]一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，包括如下步骤：
[0017](1)在不锈钢衬底上依次采用磁控溅射的方法制备CIGS薄膜、 CdS薄膜和ZnO薄膜；
[0018](2)在ZnO薄膜上依次采用旋涂法制备ITO膜层、TiO2膜层、 CH3NH3PbI3膜层和Spiro-MeOTAD膜层；
[0019](3)采用加热层压的方式在Spiro-MeOTAD膜层上制备Cu电极。
[0020]进一步的，CIGS薄膜的制备方法为：采用磁控溅射让Ar+离子撞击Cu In Ga靶，使得Cu、In、Ga这三种原子从靶材中溅射出来而沉积到不锈钢衬底表面；同时在对靶材撞击溅射的工作过程中，引入 Se蒸气进行硒化处理，这样Se蒸气就可和溅射出来的Cu、In、Ga 三种原子发生反应，从而形成CIGS薄膜。
[0021]进一步的，CdS薄膜的制备方法为：采用磁控溅射的方法让Ar+ 离子撞击CdS靶材，使得CdS从靶材中溅射出来而沉积到CIGS薄膜的表面。
[0022]进一步的，ZnO薄膜的制备方法为：采用磁控溅射的方法让Ar+ 离子撞击ZnO靶材，使得ZnO从靶材中溅射出来而沉积到CdS薄膜的表面。
[0023]进一步的，CH3NH3PbI3膜层的制备方法为：配置CH3NH3I和 PbI2前驱体溶液，再以一定的旋转速度将它们依次旋涂在TiO2膜层表面，并进行热处理成膜，保证膜层的平整均匀性。
[0024]进一步的，Spiro-MeOTAD膜层的制备方法为：将空穴传输材料 Spiro-MeOTAD和四叔丁基-吡啶，双(三氟甲基磺酰)锂Li-TFSI等添加剂溶解于氯苯溶剂中，再将其旋涂于CH3NH3PbI3膜层表面。
[0025]进一步的，Cu电极的制备方法为：采用加热层压的方式将镀Ni 的Cu电极先和一种高分子薄膜材料粘接，再整体与电池层压在一起。
[0026]进一步的，所述高分子薄膜材料为粘合树脂—PET—粘合树脂。。
[0027]本专利技术的有益效果为：本专利技术的目的在于克服现有CIGS太阳电池在光电转换效率上的不足，提供一种柔性太阳电池的叠层结构，充分结合CIGS和钙钛矿太阳电池二者的优异性能，提高整体的光电性能。
[0028]本专利技术以柔性不锈钢卷为衬底制备钙钛矿与CIGS叠层太阳电池，提供了一种新型的电池器件叠层结构。
[0029]本专利技术采用铜线层压法制备CIGS电池的电极工艺简单成熟、成本低廉、可控性和重复性强，适用于制备高性能的CIGS太阳电池。
附图说明
[0030]图1是CIGS与钙钛矿叠层太阳电池的结构示意图；
[0031]图2是钙钛矿太阳电池的结构示意图；
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员
在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]实施例
[0034]如图1～2所示，一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池，其为层叠结构，由下至上依次为不锈钢卷1、CIGS层2、缓冲层3、ZnO层4、 ITO层5、TiO2层6、钙钛矿层7、空穴传输层8和电极9。
[0035]具体的，其层叠结构由下至上依次为不锈钢卷、CIGS层、CdS 缓冲层、ZnO层、ITO层、TiO2层、CH3NH3PbI3钙钛矿层、空穴传输层和Cu电极。
[0036]本专利技术的目的在于克服现有CIGS太阳电池在光电转换效率上的不足，提供一种柔性太阳电池的叠层结构，充分结合CIGS和钙钛矿太阳电池二者的优异性能，提高整体的光电性能。
[0037]本专利技术以柔性不锈钢卷为衬底制备钙钛矿与CIGS叠层太阳电池，提供了一种新型的电池器件叠层结构。
[0038]本专利技术采用铜线层压法制备CIGS电池的电极工艺简单成熟、成本低廉、可控性和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池，其特征在于，其为层叠结构，由下至上依次为不锈钢卷(1)、CIGS层(2)、缓冲层(3)、ZnO层(4)、ITO层(5)、TiO2层(6)、钙钛矿层(7)、空穴传输层(8)和电极(9)。2.根据权利要求1所述的一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池，其特征在于，其层叠结构由下至上依次为不锈钢卷、CIGS层、CdS缓冲层、ZnO层、ITO层、TiO2层、CH3NH3PbI3钙钛矿层、空穴传输层和Cu电极。3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)在不锈钢衬底上依次采用磁控溅射的方法制备CIGS薄膜、CdS薄膜和ZnO薄膜；(2)在ZnO薄膜上依次采用旋涂法制备ITO膜层、TiO2膜层、CH3NH3PbI3膜层和Spiro-MeOTAD膜层；(3)采用加热层压的方式在Spiro-MeOTAD膜层上制备Cu电极。4.根据权利要求3所述的一种CIGS与钙钛矿叠层太阳电池的制备方法，其特征在于，CIGS薄膜的制备方法为：采用磁控溅射让Ar+离子撞击Cu In Ga靶，使得Cu、In、Ga这三种原子从靶材中溅射出来而沉积到不锈钢衬底表面；同时在对靶材撞击溅射的工作过程中，引入Se蒸气进行硒化处理，这样Se蒸气就可和溅射出来的Cu、In、Ga三种原子发生反应，从而形成CIGS薄膜。5.根据权利要求3所述的一种CIGS与钙钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓华，李涛，连重炎，刘林，卢海江，
申请(专利权)人：宣城开盛新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：