一种光陷衬底及其制备方法和应用、半透明太阳能电池技术

本发明专利技术涉及光伏电池技术领域，尤其涉及一种光陷衬底及其制备方法和应用、半透明太阳能电池。利用所述制备方法制备得到的光陷衬底具有蛾眼微腔结构的光陷衬底，所述光陷衬底可以增强ST

【技术实现步骤摘要】
一种光陷衬底及其制备方法和应用、半透明太阳能电池


[0001]本专利技术涉及光伏电池
，尤其涉及一种光陷衬底及其制备方法和应用、半透明太阳能电池。

技术介绍

[0002]全球快速城市化和环境污染促使人们寻求一种低碳和可再生新能源。太阳能是世界上最丰富的可持续能源。然而，由于相对较高的成本，阻碍了光伏的应用。同时，建筑物的能耗非常大，在2018年，光伏技术仅占全球总能源需求的3％。根据2016年美国商业建筑能耗调查报告，建筑物的年耗电量为25TWh，约占40％的总能源消耗。此外，配电过程中存在大量的电力损失。
[0003]绿色建筑应遵循可持续性的设计原则，以使其自身产生足够的能量，以满足自身的需求。当前，市场上光伏建筑一体化(BIPV)的主导产品是不透明的硅晶电池。这种不透明光伏面板，只能安装在有限的建筑屋顶上。对于人口稠密、建筑密集的城市而言，并不是有效的解决方案。相对而言，半透明太阳能电池(ST
‑
PSC)可集成在商业、住宅建筑的窗户、建筑外墙上，可产生的能源巨大，是未来城市建设能源自给自足建筑的可行性方案。
[0004]与传统的晶硅电池相比，ST
‑
PSC需要收集足够的阳光，并将之转换为电能；同时，透过部分日光照亮室内。因此，除效率之外，其它特性如平均可见光透射率(AVT)、颜色和寿命，也是ST
‑
PSC的关键评估参数。为了提高上述性能，M.等(M.W.Zhang；M.Saliba；K. Wojciechowski；H.Snaith,Energy&Environmental Science 2015,8(7), 2041
‑
2047；Designing nanobowl arrays of mesoporous TiO
2 as an alternative electrontransporting layer for carbon cathode
‑
basedperovskite solar cell)通过溶液法制备得到了一种类似的蛾眼结构(MC)的ITO导电玻璃衬底；但是通过溶液法制备得到的蛾眼结构的ITO导电玻璃衬底在煅烧过程中会产生裂纹，由于这些裂纹可能会导致光敏层钙钛矿与底电极的直接接触，从而产生短路电流，进而会极大的损害太阳能电池的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种光陷衬底及其制备方法和应用、半透明太阳能电池。利用本专利技术所述的制备方法制备得到的光陷衬底可以增强ST
‑
PSC 对于人眼感知较弱的光子的吸收，并进一步能够制备高效、高AVT的 ST
‑
PSC。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种光陷衬底的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将聚苯乙烯胶体球悬浮液、乙醇和磷酸混合，得到聚苯乙烯溶液；
[0009]将透明导电衬底置于装有水的容器底部，将所述聚苯乙烯溶液滑入水面，静置，滴加十二烷基硫酸钠，得到阵列结构的聚苯乙烯胶体球；
[0010]采用虹吸的方式，将所述阵列结构的聚苯乙烯胶体球转移到所述透明导电衬底
上，进行氧等离子体处理后，依次沉积透明导电材料层和去除所述氧等离子体处理后的聚苯乙烯胶体球，得到所述光陷衬底。
[0011]优选的，所述聚苯乙烯胶体球悬浮液的固含量为5～15％；所述磷酸为质量浓度为42.5％的磷酸水溶液；
[0012]所述聚苯乙烯胶体球悬浮液、乙醇和磷酸的体积比为1：(2.5～3.5)：1。
[0013]优选的，所述聚苯乙烯胶体球悬浮液中的聚苯乙烯胶体球的直径为 0.5～1.5μm。
[0014]优选的，所述氧等离子体处理的功率为25～35W，氧流量为25～35sccm，所述氧等离子体处理的时间为5～30min。
[0015]优选的，所述透明导电材料层的厚度为150～500nm。
[0016]本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的光陷衬底，所述光陷衬底为凹陷的蛾眼微腔结构，所述蛾眼微腔结构的深度为250nm，直径为900～950nm。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述的光陷衬底在光伏电池领域中的应用。
[0018]本专利技术还提供了一种半透明太阳能电池，包括依次层叠设置的光陷衬底、电子传输层、光敏感层、空穴传输层和电极层；所述光陷衬底为上述技术方案所述的光陷衬底。
[0019]优选的，所述电子传输层的材料为SnO2、ZnO、TiO2或苯基
‑
C61
‑
丁酸甲基酯；
[0020]所述光敏感层的材料为钙钛矿活性层、CdTe、GaAs或铜镓硒；
[0021]所述空穴传输层的材料为2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9'
‑ꢀ
螺二芴、氧化镍、CuI、CuSCN、Li
0.05
Mg
0.15
Ni
0.8
O或聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑ꢀ
三甲基苯基)胺]；
[0022]所述电极层的材料为金、银、铜或铝。
[0023]优选的，所述半透明太阳能电池还包括保护层；所述保护层位于所述空穴传输层和电极层之间；
[0024]所述保护层的材料为MoO3。
[0025]本专利技术提供了一种光陷衬底的制备方法，包括以下步骤：将聚苯乙烯胶体球悬浮液、乙醇和磷酸混合，得到聚苯乙烯溶液；将透明导电衬底置于装有水的容器底部，将所述聚苯乙烯溶液滑入水面，静置，滴加十二烷基硫酸钠，得到阵列结构的聚苯乙烯胶体球；采用虹吸的方式，将所述阵列结构的聚苯乙烯胶体球转移到所述透明导电衬底上，进行氧等离子体处理后，沉积透明导电材料层，去除所述氧等离子体处理后的聚苯乙烯胶体球，得到所述光陷衬底。本专利技术利用所述制备方法制备得到的光陷衬底具有蛾眼微腔结构的光陷衬底，所述光陷衬底可以增强ST
‑
PSC对于人眼感知较弱的光子的吸收，以此来制备高效、高AVT的ST
‑
PSC，同时，还能够改变ST
‑
PSC的颜色，也可以制备得到一种接近光中性的ST
‑
PSC，且通过上述制备方法制备得到的光陷衬底还能够解决裂纹问题的发生。
附图说明
[0026]图1为本专利技术所述半透明太阳能电池的制备流程图；
[0027]图2为实施例3所述氧等离子体处理后的PS球在ITO导电玻璃上的阵列排布的SEM图和实施例3所述所述光陷衬底的SEM图；
[0028]图3为实施例1～6中所述氧等离子体处理后的PS球在ITO导电玻璃上的阵列排布的SEM图；
[0029]图4为实施例3所述的光陷衬底的反射光谱图和人眼感光曲线；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光陷衬底的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚苯乙烯胶体球悬浮液、乙醇和磷酸混合，得到聚苯乙烯溶液；将透明导电衬底置于装有水的容器底部，将所述聚苯乙烯溶液滑入水面，静置，滴加十二烷基硫酸钠，得到阵列结构的聚苯乙烯胶体球；采用虹吸的方式，将所述阵列结构的聚苯乙烯胶体球转移到所述透明导电衬底上，进行氧等离子体处理后，依次沉积透明导电材料层和去除所述氧等离子体处理后的聚苯乙烯胶体球，得到所述光陷衬底。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯胶体球悬浮液的固含量为5～15％；所述磷酸为质量浓度为42.5％的磷酸水溶液；所述聚苯乙烯胶体球悬浮液、乙醇和磷酸的体积比为1：(2.5～3.5)：1。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯胶体球悬浮液中的聚苯乙烯胶体球的直径为0.5～1.5μm。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧等离子体处理的功率为25～35W，氧流量为25～35sccm，所述氧等离子体处理的时间为5～30min。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透明导电材料层的厚度为150～500nm。6.权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到的光陷衬底，其特征在于，所述光陷衬底为凹陷的蛾眼微腔结构，所述蛾眼微腔结构的深度为250nm，直径为900～950nm。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：范智勇，朱奕漪，束磊，张千鹏，王琛，
申请(专利权)人：香港科技大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：