一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池制造技术

本实用新型专利技术涉及一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池，多级电子阻挡薄膜具有A1

【技术实现步骤摘要】
一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池


[0001]本技术属于太阳能电池制备
，特别涉及一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池分为正型N
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I
‑
P钙钛矿电池和反型P
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I
‑
N钙钛矿电池。相对正型钙钛矿电池，反型钙钛矿电池不需要使用具有高光催化活性的TiO2以及贵价空穴传输材料Spiro
‑
OMeTAD，可低温制备、工艺简单、稳定性好。尽管如此，目前的高效率大部分为正型钙钛矿电池，转化效率最高已经达到25.6%，但反型钙钛矿电池的转化效率大部分集中在22~24%。在反型钙钛矿电池中，电子阻挡层的优化至关重要。
[0003]传统的电子阻挡结构一般采用单层结构，可选择的材料较少。一般而言，可用于电子阻挡的材料一般是深能级半导体材料，需要兼具空穴迁移率高和电子迁移率低两方面特点。一般而言，半导体材料的空穴迁移率都显著低于电子迁移率，单层电子阻挡层往往需要制备得非常薄（几个纳米至十几个纳米），同时需要一定的缺陷密度（如氧空位等）来实现较高的空穴迁移率。极薄的电子阻挡层增加了漏电的可能性，但是一旦提升电子阻挡层厚度至几十个纳米以上的水平，其较低的空穴迁移率又会带来太阳能电池转换效率的快速下跌。为了提升缺陷密度，往往需要在单层电子阻挡层上设计额外的化学悬挂键或者不完美的化学计量比。尽管它们能带来空穴迁移率的提升从而提升钙钛矿太阳能电池的转化效率，但是这种高缺陷浓度的单层电子阻挡层与钙钛矿活性层所形成的界面往往稳定性较差，易发生各种光化学反应，影响到太阳能电池整体的稳定性。而缺陷密度一旦降低，又会直接导致太阳能电池转换效率的下降。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题在于，提供一种多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池，采用一种三明治结构的多级电子阻挡薄膜，在保留单层电子阻挡层高缺陷密度和高空穴迁移率的同时，改善了：1）其与钙钛矿吸光层的接触界面，提升钙钛矿吸光层界面的稳定性；2）其与透明导电电极的接触，减少了钙钛矿太阳能电池漏电的可能性。
[0005]本技术是这样实现的，提供一种多级电子阻挡薄膜，所述多级电子阻挡薄膜具有A1
‑
B
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A2结构，其中， A1为漏电阻挡层，B为电子阻挡主体层，A2为界面钝化层，电子阻挡主体层B由NiO、V2O5、CuO、CuSCN、CuI中任意一种材料制备，漏电阻挡层A1和界面钝化层A2分别由无机氧化物、无机氮化物、无机碳化物、无机硅化物、无机硫化物、碳材料中任意一种材料制备。
[0006]本技术是这样实现的，还提供一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构包括自上而下设置的基底、透明导电电极、钙钛矿吸光层、电子传输层、金属电极，在透明导电电极与钙钛矿吸光层之间设置了如前所述的多级电子阻挡薄膜，其中，所述多级电子阻挡薄膜的漏电阻挡层A1位于透明导电电极侧与透明导电电极接触，界面钝化层A2则位于钙钛矿吸光
层侧与钙钛矿吸光层接触。
[0007]与现有技术相比，本技术的多级电子阻挡薄膜以及钙钛矿太阳能电池具有如下特点：
[0008]1、本技术的多级电子阻挡薄膜采用一种三明治结构的多级电子阻挡薄膜，在保留单层电子阻挡层高缺陷密度和高空穴迁移率的同时，漏电阻挡层A1与透明导电电极接触，减少了钙钛矿太阳能电池漏电的可能性，界面钝化层A2与钙钛矿吸光层接触，提升钙钛矿吸光层界面的稳定性，提升钙钛矿太阳能电池的转换效率；
[0009]2、界面钝化层A2钝化电子阻挡主体层B表面的大量缺陷，改善钙钛矿结晶，减少钙钛矿吸光层和电子阻挡主体层之间的界面复合。同时，氧化镍等电子阻挡材料都有一定的光催化性能，界面钝化层A2大大减少钙钛矿吸光层与电子阻挡主体层之间的化学反应，提升光照以及紫外的稳定性。
附图说明
[0010]图1为本技术钙钛矿太阳能电池一较佳实施例的内部结构剖面示意图；
[0011]图2为本技术实施例1制备的钙钛矿太阳能电池与常规钙钛矿太阳能电池的光照老化试验对比曲线示意图；
[0012]图3为本技术实施例1制备的钙钛矿太阳能电池与常规钙钛矿太阳能电池的转换效率对比示意图。
具体实施方式
[0013]为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0014]请参照图1所示，本技术多级电子阻挡薄膜的较佳实施例，所述多级电子阻挡薄膜1具有A1
‑
B
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A2结构，其中，A1为漏电阻挡层，B为电子阻挡主体层，A2为界面钝化层，电子阻挡主体层B由NiO、V2O5、CuO、CuSCN、CuI中任意一种材料制备，漏电阻挡层A1和界面钝化层A2分别由无机氧化物、无机氮化物、无机碳化物、无机硅化物、无机硫化物、碳材料中任意一种材料制备。
[0015]所述无机氧化物分别为以下材料中的任一种：氧化锑、三氧化二铝、氧化钴、三氧化二硼、氧化铋、三氧化铬、氧化铜、氧化镁、三氧化钼、二氧化硅、氧化钒、氧化锆。无机氮化物分别为以下材料中的任一种：碳氮化铝、氮化铝、氮化硼、氮化钙、氮化铬、氮化铕、氮化镁、氮化硅、氮化钛、氮化钒、氮化锆、氮化镓。无机碳化物分别为以下材料中的任一种：碳化铝、碳化硼、碳化铬、碳化钼、碳化硅、碳化钛、碳化钒、碳化钨、碳化锆。无机硅化物分别为以下材料中的任一种：硅化钴、硅化镁、硅化钼、硅化铌、硅化钛、硅化钨、硅化锆。无机硫化物分别为以下材料中的任一种：硫化铝、硫化锑、硫化铋、硫化钡、硫化硼、硫化钙、硫化铬、硫化钴、硫化铕、硫化镓、硫化镁、硫化钼、二硫化硅、硫化钨、硫化钒、硫化锆。碳材料分别为石墨烯及其衍生物、石墨炔及其衍生物、碳纳米管中的任意一种。
[0016]在所述漏电阻挡层A1的制备材料中还掺杂有下转换纳米发光材料，或者，在所述漏电阻挡层A1表面还包覆有下转换纳米发光材料，下转换纳米发光材料为钙钛矿类量子
点、石墨烯量子点、稀土类、无机硫化物类下转换纳米发光材料中至少一种。
[0017]所述漏电阻挡层A1的膜厚为1nm~80nm，界面钝化层A2的膜厚为0.1nm~20nm。
[0018]请再参照图1所示，本技术还公开一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构包括自上而下设置的基底2、透明导电电极3、钙钛矿吸光层4、电子传输层5、金属电极6，在透明导电电极3与钙钛矿吸光层4之间设置了如前所述的多级电子阻挡薄膜1。其中，所述多级电子阻挡薄膜1的漏电阻挡层A1位于透明导电电极3侧与透明导电电极3接触，界面钝化层A2则位于钙钛矿吸光层4侧与钙钛矿吸光层4接触。所述多级电子阻挡薄膜1组成复合空穴传输层，电子阻挡主体层B相当于空穴传输层。
[0019]所述钙钛矿吸光层4的制备材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级电子阻挡薄膜，其特征在于，所述多级电子阻挡薄膜具有A1
‑
B
‑
A2结构，其中，A1为漏电阻挡层，B为电子阻挡主体层，A2为界面钝化层，电子阻挡主体层B由NiO、V2O5、CuO、CuSCN、CuI中任意一种材料制备，漏电阻挡层A1和界面钝化层A2分别由无机氧化物、无机氮化物、无机碳化物、无机硅化物、无机硫化物、碳材料中任意一种材料制备。2.如权利要求1所述的多级电子阻挡薄膜，其特征在于，所述无机氧化物分别为以下材料中的任一种：氧化锑、三氧化二铝、氧化钴、三氧化二硼、氧化铋、三氧化铬、氧化铜、氧化镁、三氧化钼、二氧化硅、氧化钒、氧化锆，无机氮化物分别为以下材料中的任一种：碳氮化铝、氮化铝、氮化硼、氮化钙、氮化铬、氮化铕、氮化镁、氮化硅、氮化钛、氮化钒、氮化锆、氮化镓，无机碳化物分别为以下材料中的任一种：碳化铝、碳化硼、碳化铬、碳化钼、碳化硅、碳化钛、碳化钒、碳化钨、碳化锆，无机硅化物分别为以下材料中的任一种：硅化钴、硅化镁、硅化钼、硅化铌、硅化钛、硅化钨、硅化锆，无机硫化物分别为以下材料中的任一种：硫化铝、硫化锑、硫化铋、硫化钡、硫化硼、硫化钙、硫化铬、硫化钴、硫化铕、硫化镓、硫化镁、硫化钼、二硫化硅、硫化钨、硫化钒、硫化锆，碳材料分别为石墨烯及其衍生物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：杭州纤纳光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：