一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法技术

本发明专利技术提供了一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法，包括：提供一衬底；在所述衬底一侧依次形成透明导电氧化物膜层、电子传输层、钙钛矿光敏活性层、空穴传输层和背电极；其中，所述电子传输层的材料为第一无机材料，所述空穴传输层的材料为第二无机材料。该钙钛矿太阳能电池没有采用稳定性较差的有机材料而是由全无机材料构成，整个制备过程均可在空气环境(RH大概在30％

【技术实现步骤摘要】
一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，更具体地说，涉及一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，随着全球人口的增多对能源的需求也在不断增加，传统的化石能源，诸如煤炭、石油等储量有限，且开采利用过程会造成严重的环境污染，譬如酸雨、温室效应等。因此，人类迫切需要寻求一些清洁、可再生的能源来满足自身发展的需要；其中电能具备清洁无污染、容易控制和转换存储等诸多优势被全球公认为人类生活必需的能源之一。
[0003]目前，采用的新型能源发电方式主要包括太阳能、风能、核能等；其中太阳能作为一种清洁的绿色能源，取之不尽用之不竭；据相关资料显示，太阳辐射到地球表面的平均功率每小时高达1.73
×
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W，若能充分得利用这些能量就足以满足全人类的生存需求。
[0004]太阳能电池装置是利用太阳能发电的核心器件，也是实现光能向电能转换的关键器件。针对目前市场上出现的众多太阳能电池器件而言，可基本分为三大类：第一代太阳能电池主要包括单晶硅、多晶硅、非晶硅类太阳能电池；第二代太阳能电池主要包括砷化镓、碲化镉、铜铟镓硒等多元化合物薄膜太阳能电池；第三代太阳能电池是指近代兴起的一众新型薄膜类太阳能电池，它们的光敏活性层可以控制在1um以下，主要包括染料敏化、量子点、聚合物以及钙钛矿太阳能电池等。
[0005]其中，钙钛矿材料属于一种可以人工合成的晶体，原材料来源丰富、生产加工成本低廉、对杂质不敏感(99.8％以上纯度即可，远低于晶体硅基光伏电池的提纯要求)，此外其较高的摩尔消光系数、较长的激子传输通道以及可调节的光学带隙等诸多优势深受相关研究人员的青睐。
[0006]钙钛矿太阳能电池作为目前光伏领域的研究热点，实验室报道的单节器件光电转换效率高达25.8％(认证效率为25.5％)，并仍具有拔高的趋势。然而，这些电池器件的实际工作有效面积不足1cm2，且环境稳定性(如水、氧、热以及光照等)较差，通常只能在惰性气氛(如氮气、氩气等)保护下制备，实际的工作寿命并不长；有些器件还使用了价格昂贵的有机材料(如Spiro
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OMeTAD、PTAA、NPB等)作为空穴传输材料，而对于一个钙钛矿太阳能电池器件的组成材料而言，其中属空穴传输材料价格成本最高。
[0007]那么，如何提供一种低成本且光电转换性能较优的，基于全无机材料组成的钙钛矿太阳能电池的制作方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，为解决上述问题，本专利技术提供一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法，技术方案如下：
[0009]一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法，所述制作方法包括：
[0010]提供一衬底；
[0011]在所述衬底一侧依次形成透明导电氧化物膜层、电子传输层、钙钛矿光敏活性层、空穴传输层和背电极；
[0012]其中，所述电子传输层的材料为第一无机材料，所述空穴传输层的材料为第二无机材料。
[0013]优选的，在上述制作方法中，所述透明导电氧化物膜层的材料为ITO材料或FTO材料。
[0014]优选的，在上述制作方法中，所述透明导电氧化物膜层的加工方式为磁控溅射镀膜方式。
[0015]优选的，在上述制作方法中，所述第一无机材料为TiO2或SnO2或ZnO或Nb2O5或Cr2O3或WO3。
[0016]优选的，在上述制作方法中，所述电子传输层的加工方式为溶液旋涂法或溶液涂布法或溶液喷涂法或磁控溅射法。
[0017]优选的，在上述制作方法中，所述钙钛矿光敏活性层的材料为CsPbI
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Br3‑
x
或CsSnI
x
Br3‑
x
或CsPbI
x
Cl3‑
x
或CsSnI
x
Cl3‑
x
。
[0018]优选的，在上述制作方法中，所述钙钛矿光敏活性层的加工方式为一步溶液旋涂法或二步溶液旋涂法或二步溶液浸涂法或溶液涂布法或溶液喷涂法或气相辅助沉积法或双源气相共蒸法或磁控溅射法。
[0019]优选的，在上述制作方法中，所述第二无机材料为Cu2O或CuO或CuI或CuSCN或NiO或MoS或MoO3。
[0020]优选的，在上述制作方法中，所述空穴传输层的加工方式为溶液旋涂法或溶液涂布法或溶液喷涂法或磁控溅射法。
[0021]优选的，在上述制作方法中，所述背电极的材料为Au或Ag或Cu或Al或Ni。
[0022]优选的，在上述制作方法中，所述背电极的加工方式为真空蒸发镀膜法或磁控溅射法。
[0023]相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：
[0024]本专利技术提供的一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法包括：提供一衬底；在所述衬底一侧依次形成透明导电氧化物膜层、电子传输层、钙钛矿光敏活性层、空穴传输层和背电极；其中，所述电子传输层的材料为第一无机材料，所述空穴传输层的材料为第二无机材料。该钙钛矿太阳能电池没有采用稳定性较差的有机材料而是由全无机材料构成，整个制备过程均可以在空气环境(RH大概在30％
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60％)下完成，而不必在惰性气氛的保护下进行；且可以通过连续的车间生产线式方式实现，从而有利于促进其产业化。通过各个功能膜层材料的选择满足能级的匹配保证钙钛矿太阳能电池可以正常工作。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术实施例提供的一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法的流程示意图；
[0027]图2为本专利技术实施例提供的一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的另一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
[0029]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，所描述的实施例仅仅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做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。
[0030]在本专利技术的专利技术创造过程中，专利技术人发现，钙钛矿太阳能电池具有可低温溶液加工、可兼容聚合物基底做成柔性器件、摩尔消光系数较高、激子扩散距离较长、光学带隙可调以及光电转换效率高等诸多优势，已成为目前光伏领域研究最热门的方向之一；近期，越来越多的研究人员以及科研资金投入这一领域，助力钙钛矿太阳能电池走向工业生产应用。
[0031]然而，发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全无机材料的钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：提供一衬底；在所述衬底一侧依次形成透明导电氧化物膜层、电子传输层、钙钛矿光敏活性层、空穴传输层和背电极；其中，所述电子传输层的材料为第一无机材料，所述空穴传输层的材料为第二无机材料。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述透明导电氧化物膜层的材料为ITO材料或FTO材料。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述透明导电氧化物膜层的加工方式为磁控溅射镀膜方式。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一无机材料为TiO2或SnO2或ZnO或Nb2O5或Cr2O3或WO3。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述电子传输层的加工方式为溶液旋涂法或溶液涂布法或溶液喷涂法或磁控溅射法。6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述钙钛矿光敏活性层的材料为CsPbI
x
Br3‑
x
或CsSnI

【专利技术属性】
技术研发人员：张迅，易伟华，程景伟，
申请(专利权)人：江西沃格光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：