一种背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：S1、制作一表面具有若干周期性排列的纳米凸出结构的模板备用；S2、在导电衬底上制备电子传输层；S3、在电子传输层上旋涂一层低黏度的光刻胶；S4、将所述模板的纳米凸出结构与光刻胶接触，使得光刻胶填充模板中凹凸不平的结构；S5、采用紫外曝光固化光刻胶；S6、将所述模板从光刻胶上脱离；S7、刻蚀残留的光刻胶；S8、依次制备绝缘层和金属电极、空穴传输层；S9、在丙酮溶液中超声去除光刻胶及光刻胶上面的材料；S10、旋涂法沉积钙钛矿层；S11、制备保护层。本发明专利技术成本低。本发明专利技术成本低。本发明专利技术成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，尤其涉及一种背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，钙钛矿太阳能电池的光电转化效率由3.8％升至25.8％，接近晶硅太阳能电池转换效率记录，并有望超过晶硅太阳能电池。其中背接触钙钛矿太阳能电池由于吸光性好、迟滞效应低、寄生吸收小等优点越来越受到人们的关注。在全球清洁能源需求不断增加的当下，提供了一种实用且可持续的能源解决方案。
[0003]对于高效的太阳能电池，光电转换过程中的光吸收和载流子收集起着很重要的作用，它直接决定了太阳能电池的性能，因此，在诸多提高太阳能电池效率的方案中，提高太阳能电池对光子的吸收率具有重要意义。现有技术中，通常设计背接触来增大吸光面积，并减少传统垂直结构器件固有的透明导电电极造成的寄生吸收损失。对于背接触钙钛矿电池器件而言，制造方法严重依赖昂贵的光刻技术，这限制了背接触钙钛矿太阳能电池的可扩展性。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种成本更低的背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法。
[0005]技术方案：本专利技术所述的背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法包括：
[0006]S1、制作一表面具有若干周期性排列的纳米凸出结构的模板备用；
[0007]S2、采用喷雾热解法或化学浴沉积法在导电衬底上制备电子传输层；
[0008]S3、在电子传输层上旋涂一层低黏度的光刻胶；
[0009]S4、将所述模板的纳米凸出结构与光刻胶接触，使得光刻胶填充模板中凹凸不平的结构；
[0010]S5、采用紫外曝光固化光刻胶；
[0011]S6、将所述模板从光刻胶上脱离，光刻胶上形成与纳米凸出结构对应的纳米孔结构；
[0012]S7、刻蚀残留的光刻胶；
[0013]S8、利用电子束蒸镀依次制备绝缘层和金属电极，采用磁控溅射法制备空穴传输层，得到具有对应纳米孔结构的绝缘层、金属电极和空穴传输层；
[0014]S9、在丙酮溶液中超声去除光刻胶及光刻胶上面的材料；
[0015]S10、旋涂法沉积钙钛矿层；
[0016]S11、制备保护层。
[0017]进一步的，所述纳米凸出结构直径1um
‑
5um，间隔为0.8um
‑
2um。
[0018]进一步的，所述模板材料为石英玻璃，首先通过电子束光刻技术形成背接触电极
图形，然后通过反应离子刻蚀和湿法腐蚀技术将图形转移到石英玻璃，得到所述模板。
[0019]进一步的，所述导电衬底采用FTO透明导电玻璃。所述电子传输层材料为TiO2，厚度为20nm
‑
50nm，或SnO2，厚度为15nm
‑
50nm。所述绝缘层材料为Al2O3，厚度为100nm
‑
150nm。所述金属电极材料为Ni，厚度为80nm
‑
110nm。所述空穴传输层材料为NiO
x
，厚度为10nm
‑
30nm。所述钙钛矿层材料为CH3NH3PbI3，厚度为250nm
‑
800nm。
[0020]有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：本专利技术采用带有纳米凸出结构的模板制备背接触钙钛矿太阳能电池，制备效率高，成本低。
附图说明
[0021]图1是本专利技术的背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法的流程示意图；
[0022]图2是模板的一个实施例的结构示意图；
[0023]图3是模板的另一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的技术方案更加清楚，下面结合附图和实施例进行具体说明。
[0025]实施例1
[0026]本实施例提供了一种背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0027]S1：首先通过电子束光刻技术形成背接触电极图形，然后通过反应离子刻蚀和湿法腐蚀技术将图形转移到石英玻璃，制作具有若干周期性排列纳米圆柱的模板1备用，模板1结构如图2所示，所述纳米圆柱直径为1.5um，间隔为1um；模板1材料为石英玻璃，石英玻璃大小为10
×
10
×
0.6mm3；
[0028]S2：采用FTO透明导电玻璃作为衬底2，采用喷雾热解法制备电子传输层3，如TiO2，厚度为30nm；
[0029]S3：在电子传输层3上旋涂一层低黏度的光刻胶4，厚度700nm；
[0030]S4：将模板1的纳米柱与基片表面上的光刻胶4接触，使得光刻胶填充模板1中凹凸不平的结构；
[0031]S5：采用紫外曝光固化光刻胶；
[0032]S6：将模板1从光刻胶4中脱离，光刻胶1上形成与纳米柱对应的纳米孔结构；
[0033]S7：刻蚀残留的光刻胶；
[0034]S8：采用电子束蒸镀依次制备绝缘层5和金属电极6，采用磁控溅射法制备空穴传输层7，得到具有对应纳米孔结构的绝缘层、金属电极和空穴传输层，绝缘层5材料为Al2O3，厚度为130nm，金属电极6材料为Ni，厚度为80nm，穴传输层7材料为NiO
x
，厚度为20nm；
[0035]S9：在丙酮溶液中超声去除光刻胶及光刻胶上面的材料；
[0036]S10：采用旋涂法沉积钙钛矿层8，材料为CH3NH3PbI3，厚度为500nm，沉积后立即在120℃退火20分钟，冷却到室温；
[0037]S11：制备保护层，使用环氧胶和玻璃封装背接触钙钛矿太阳能电池。
[0038]实施例2
[0039]本实施例提供了另一种背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0040]S1：首先通过电子束光刻技术形成背接触电极图形，然后通过反应离子刻蚀和湿法腐蚀技术将图形转移到石英玻璃，制作具有若干周期性排列纳米圆柱的模板1备用，模板1结构如图3所示，材料为石英玻璃，石英玻璃大小为10
×
10
×
0.6mm3；纳米六棱柱表面最长对角线为5um，间隔为2um；
[0041]S2：采用FTO透明导电玻璃作为衬底2，采用化学浴沉积法制备电子传输层3，如SnO2，厚度为20nm；
[0042]S3：在电子传输层3上旋涂一层低黏度的光刻胶4，厚度750nm；
[0043]S4：将模板1的纳米六棱柱与基片表面上的光刻胶4接触，使得光刻胶填充模板1中凹凸不平的结构；
[0044]S5：采用紫外曝光固化光刻胶；
[0045]S6：将模板1从光刻胶4中脱离，光刻胶1上形成与纳米六棱柱对应的纳米孔结构；
[0046]S7：刻蚀残留的光刻胶；
[0047]S8：采用电子束蒸镀依次制备绝缘层5和金属电极6，采用磁控溅射法制备空穴传输层7，得到具有对应纳米孔结构的绝缘层、金属电极和空穴传输层，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于包括：S1、制作一表面具有若干周期性排列的纳米凸出结构的模板备用；S2、采用喷雾热解法或化学浴沉积法在导电衬底上制备电子传输层；S3、在电子传输层上旋涂一层低黏度的光刻胶；S4、将所述模板的纳米凸出结构与光刻胶接触，使得光刻胶填充模板中凹凸不平的结构；S5、采用紫外曝光固化光刻胶；S6、将所述模板从光刻胶上脱离，光刻胶上形成与纳米凸出结构对应的纳米孔结构；S7、刻蚀残留的光刻胶；S8、利用电子束蒸镀依次制备绝缘层和金属电极，采用磁控溅射法制备空穴传输层，得到具有对应纳米孔结构的绝缘层、金属电极和空穴传输层；S9、在丙酮溶液中超声去除光刻胶及光刻胶上面的材料；S10、旋涂法沉积钙钛矿层；S11、制备保护层。2.根据权利要求1所述的背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述纳米凸出结构直径1um
‑
5um，间隔为0.8um
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2um。3.根据权利要求1所述的背接触钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述模板材料为石英玻璃，首先通过电子束光刻技术形成背接触电极图形，然后通过反应离子刻蚀和湿法腐蚀技术将图...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建平，王玉强，季莲，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：