制造钙钛矿太阳能电池的方法及由所述方法制造的钙钛矿太阳能电池技术

本发明专利技术涉及一种制造钙钛矿太阳能电池的方法及由所述方法制造的钙钛矿太阳能电池，更具体地，涉及一种制造钙钛矿太阳能电池的方法及由所述方法制造的钙钛矿太阳能电池，所述方法包括以下步骤：(S1)在依次层叠基底层、第一电极层和含有金属氧化物的空穴传输层(Hole Transport Layer，HTL)的层叠物的所述空穴传输层上进行a)氧化剂处理，或进行b)紫外线和臭氧处理，或进行c)氧等离子体处理，或进行d)二氧化氮气体处理，以氧化所述金属氧化物；以及(S2)在所述层叠物的所述空穴传输层上依次层叠钙钛矿层、电子传输层和第二电极层。电子传输层和第二电极层。电子传输层和第二电极层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造钙钛矿太阳能电池的方法及由所述方法制造的钙钛矿太阳能电池


[0001]本专利技术涉及一种制造钙钛矿太阳能电池的方法及由所述方法制造的钙钛矿太阳能电池，更具体地，涉及一种钙钛矿太阳能电池的制造方法以及由所述方法制造的钙钛矿太阳能电池，能够提高空穴传输层的空穴迁移率，同时最大限度地减少对其他部件的损害。

技术介绍

[0002]太阳能电池(Solar Cell)是太阳光发电的核心元件，将太阳光直接转化为电能，目前不仅在家庭而且在太空中均广泛用于供电目的。最近，它们被应用于航空、气象、通信等领域，太阳能汽车、太阳能空调等产品也备受关注。
[0003]这类太阳能电池主要使用硅半导体，但由于高纯度硅半导体原材料的价格和使用这些材料的太阳能电池制造工艺的复杂性，存在发电的单位成本很高的问题。也就是说，它比传统的化石燃料发电的单位成本高3至10倍，因此，在世界各地政府的补贴下，市场具有增长的极限。出于此原因，不使用硅的太阳能电池的开发和研究一直在积极进行，自20世纪90年代以来，利用有机半导体材料染料的染料感应型太阳能电池(Dye
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Sensitized Solar Cell；DSSC)和利用导电聚合物的聚合物太阳能电池(Polymer Solar Cell)的研究正式得到了推动。尽管学术界和工业界做出了许多努力，但基于有机半导体的太阳能电池，如DSSC和聚合物太阳能电池，还没有实现商业化，然而，最近随着融合了DSSC和聚合物太阳能电池优点的钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cell，PSC)的出现，人们对下一代太阳能电池的期望值正在上升。
[0004]钙钛矿太阳能电池是一种结合传统DSSC和聚合物太阳能电池的太阳能电池，由于不像DSSC使用液体电解质，钙钛矿太阳能电池的可靠性得到了改善，同时，由于钙钛矿的光学性能优异，钙钛矿太阳能电池可作为一种高效率的太阳能电池，并且最近通过工艺改进、材料改进和结构改进，其效率不断提高。
[0005]图1是示出钙钛矿太阳能电池的视图。参照图1，钙钛矿太阳能电池100包括基底层10、第一电极层20、空穴传输层30、钙钛矿层40、电子传输层50和第二电极层60。
[0006]在钙钛矿太阳能电池100中，上述各层中电子或空穴(hole，孔)的迁移率很重要，但各层之间的界面上的电荷提取也很关键。如果电荷不能在所述界面上迅速提取，电子和空穴可能会发生重组(recombination)现象。
[0007]例如，与有机空穴传输体相比，空穴传输层30中包含的NiO
x
在物质中具有很高的空穴迁移率，但在钙钛矿层40的界面上不能有效地进行空穴提取(hole extraction)，可能对太阳能电池100的特性产生不利影响。Ni空位(vacancy)可以用添加剂或高热来调整，以提高空穴提取效率，然而，主要用于层叠在空穴传输层30下表面的基底层10或第一电极层20的氧化铟锡(Indium tin oxide，ITO)会被高温热处理损坏，例如在200℃或更高的温度下电阻会显著增加，因此，需要一种在不损坏基底层10或第一电极层20的情况下提高空穴提取效率的方法。

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]因此，本专利技术要解决的问题是提供一种能够提高空穴传输层的空穴迁移率和空穴提取效率，同时最大程度地减少对基底层或电极层的损害的钙钛矿太阳能电池的制造方法，以及由所述方法制造的钙钛矿太阳能电池。
[0010]解决问题的手段
[0011]为实现上述目的，根据本专利技术的一方面，制造钙钛矿太阳能电池的方法包括以下步骤：(S1)在依次层叠基底层、第一电极层和含有金属氧化物的空穴传输层(Hole Transport Layer，HTL)的层叠物的所述空穴传输层上进行a)氧化剂处理，或进行b)紫外线和臭氧处理，或进行c)氧等离子体处理，或进行d)二氧化氮气体处理，以氧化所述金属氧化物；以及(S2)在所述层叠物的所述空穴传输层上依次层叠钙钛矿层、电子传输层和第二电极层。
[0012]其中，所述步骤(S1)还可以包括：用含有所述氧化剂的溶液处理所述空穴传输层，以氧化所述金属氧化物，然后除去所述溶液中包含的溶剂。
[0013]另外，所述步骤(S1)中的所述金属氧化物可以是NiO
x
。
[0014]此时，在所述步骤(S1)中，可以氧化所述NiO
x
以改善所述空穴传输层中的Ni空位(vacancy)。
[0015]另外，在所述步骤(S1)中，可以氧化所述NiO
x
以将包含在所述空穴传输层中的部分Ni
2+
氧化成Ni
3+
。
[0016]此时，所述Ni
3+
的含量与所述Ni
2+
和Ni
3+
的总含量的比率可以为0.6以下。
[0017]同时，所述第一电极层和所述第二电极层可以相互独立地包括选自氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟铈(Indium Cerium Oxide，ICO)、氧化铟钨(Indium Tungsten Oxide，IWO)、氧化锌铟锡(Zinc Indium Tin Oxide，ZITO)、氧化锌铟(Zinc Indium Oxide，ZIO)、氧化锌锡(Zinc Tin Oxide，ZTO)、氧化镓铟锡(Gallium Indium Tin Oxide，GITO)、氧化镓铟(Gallium Indium Oxide，GIO)、氧化镓锌(Gallium Zinc Oxide，GZO)、铝掺杂氧化锌(Aluminum doped Zinc Oxide，AZO)、氧化氟锡(Fluorine Tin Oxide，FTO)和氧化锌(ZnO)组成的组合中的至少一个。
[0018]此外，所述电子传输层可以包括选自Ti氧化物、Zn氧化物、In氧化物、Sn氧化物、W氧化物、Nb氧化物、Mo氧化物、Mg氧化物、Zr氧化物、Sr氧化物、Yr氧化物、La氧化物、V氧化物、Al氧化物、Y氧化物、Sc氧化物、Sm氧化物、Ga氧化物和SrTi氧化物组成的组合中的至少一个。
[0019]根据本专利技术的另一方面，一种钙钛矿太阳能电池是通过依次层叠基底层、第一电极层、包括金属氧化物的空穴传输层(Hole Transport Layer，HTL)、钙钛矿层、电子传输层和第二电极层而形成，其中，所述金属氧化物为NiO
x
，所述空穴传输层包括Ni
2+
和Ni
3+
。
[0020]专利技术的效果
[0021]根据本专利技术，在空穴传输层上不经200℃及以上温度的高温热处理，进行a)氧化剂处理，或进行b)紫外线和臭氧处理，或进行c)氧等离子体处理，或进行d)二氧化氮气体处理，对空穴传输层中包含的金属氧化物进行氧化，从而可以在不损坏基底层或电极层的情况下提高空穴传输层的空穴迁移率或空穴提取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)在依次层叠基底层、第一电极层和含有金属氧化物的空穴传输层(Hole Transport Layer，HTL)的层叠物的所述空穴传输层上进行a)氧化剂处理，或进行b)紫外线和臭氧处理，或进行c)氧等离子体处理，或进行d)二氧化氮气体处理，以氧化所述金属氧化物；以及(S2)在所述层叠物的所述空穴传输层上依次层叠钙钛矿层、电子传输层和第二电极层。2.如权利要求1所述的制造钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述步骤(S1)还包括：用含有所述氧化剂的溶液处理所述空穴传输层，以氧化所述金属氧化物，然后除去所述溶液中包含的溶剂。3.如权利要求1所述的制造钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述步骤(S1)中的所述金属氧化物是NiO
x
。4.如权利要求3所述的制造钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，在所述步骤(S1)中，氧化所述NiO
x
以改善所述空穴传输层中的Ni空位(vacancy)。5.如权利要求3所述的制造钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，在所述步骤(S1)中，氧化所述NiO
x
以将包含在所述空穴传输层中的部分Ni
2+
氧化成Ni
3+
。6.如权利要求5所述的制造钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述Ni
3+
的含量与所述Ni
2+
和Ni
3+
的总含量的比率为0.6以下。7.如权利要求1所述的制造钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层相互独立地包括选自氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)、氧化铟铈(Indi...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵安娜，
申请(专利权)人：韩华思路信，
类型：发明
国别省市：