一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于太阳能电池技术领域，提供了一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池，包括：钙钛矿吸光层；设置在所述钙钛矿吸光层下表面的空穴传输层；设置在所述钙钛矿吸光层上表面的电子传输层；设置在所述电子传输层表面的第一电极层；设置在所述第一电极层表面的第一透明玻璃；设置在所述空穴传输层表面的第二电极层；设置在所述第二电极层表面的第二透明玻璃。本发明专利技术提供的钙钛矿太阳能电池无需额外沉积金属氧化物，可以在保持器件效率的同时，简化制备工艺，降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，尤其涉及一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]凭借高效率、低成本和带隙可调等优势，近年来，基于钙钛矿太阳能电池的叠层光伏器件受到了广泛的关注，被认为是极具应用前景的光伏器件结构。然而，作为顶电池的钙钛矿太阳能电池通常以透明导电层(如ITO、IZO、AZO等)作为顶电极，这一电极层通常采用磁控溅射等方法制备，对于下层的有机电子传输层(如C60、PCBM等)会造成较大的损伤。
[0003]现有技术中通常采用原子层沉积金属氧化物(如SnO2、Al2O3等)作为电子传输层的保护，但其增加了电池的制备步骤，提高了制备成本，且增加了电子传输层厚度，导致额外的红外光谱损失及效率下降。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，本专利技术提供的透明顶电极钙钛矿太阳能电池不含电子传输层的保护层，制备工艺简单，性能较好。
[0005]本专利技术提供了一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池，包括：
[0006]钙钛矿吸光层；
[0007]设置在所述钙钛矿吸光层下表面的空穴传输层；
[0008]设置在所述钙钛矿吸光层上表面的电子传输层；
[0009]设置在所述电子传输层表面的第一电极层；
[0010]设置在所述第一电极层表面的第一透明玻璃；
[0011]设置在所述空穴传输层表面的第二电极层；
[0012]设置在所述第二电极层表面的第二透明玻璃。
[0013]优选的，所述钙钛矿吸光层和电子传输层之间还设置有钝化层。
[0014]优选的，所述钙钛矿吸光层的成分为ABX3，A选自MA、FA、Cs中的一种或几种，B选自Pb和/或Sn，X为卤族元素；
[0015]所述钙钛矿吸光层的厚度为200～600nm。
[0016]优选的，所述空穴传输层的成分选自NiOx或PTAA；
[0017]所述空穴传输层的厚度为15～50nm。
[0018]优选的，所述电子传输层的成分选自C
60
或PCBM；
[0019]所述电子传输层的厚度为10～30nm。
[0020]优选的，所述第一电极层和第二电极层的成分独立的选自透明导电金属氧化物；
[0021]所述第一电极层和第二电极层的成分独立的选自FTO、ITO、IZO、AZO、ATO等；
[0022]所述第一电极层和第二电极层的厚度独立的选自50～400nm。
[0023]优选的，所述钝化层掺杂有碳元；所述碳元选自碳量子点和/或石墨烯量子点；
[0024]所述钝化层的厚度为5～10nm。
[0025]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：
[0026]将第一半成品器件和第二半成品器件通过热压法进行贴合，得到透明顶电极钙钛矿太阳能电池；
[0027]所述第一半成品器件的制备方法包括：
[0028]在第一透明玻璃表面制备第一电极层；
[0029]在所述第一电极层表面制备电子传输层；
[0030]所述第二半成品器件的制备方法包括：
[0031]在第二透明玻璃表面制备第二电极层；
[0032]在所述第二电极层表面制备空穴传输层；
[0033]在所述空穴传输层表面制备钙钛矿吸光层；
[0034]所述第一半成品器件的电子传输层和第二半成品器件的钙钛矿吸光层贴合。
[0035]优选的，所述热压法过程中热压温度为60～150℃，压力为0.05～0.5MPa，热压时间为10～60min。
[0036]优选的，所述第二半成品器件的钙钛矿吸光层表面设置有富Pb层；
[0037]所述第一半成品器件的电子传输层表面形成悬挂S键。
[0038]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池在叠层电池和/或光伏器件中的应用。
[0039]本专利技术通过提供一种透明顶电极钙钛矿太阳电池结构及制备方式，无需额外沉积金属氧化物SnO2、Al2O3等作为电子传输层的保护层，本专利技术提供的工艺方式巧妙地将电池双玻封装工艺与透明顶电极制备工艺相结合，采用两个半成品器件热压的方式取代了原有的单个器件自下而上制备的方式，从而使顶部透明电极在玻璃基板而非电荷传输层上制备。由于现有技术中，透明电极在电荷传输层上制备时，其采用的磁控溅射方式容易对下层有机薄膜造成较大的损伤，因此往往需要设置金属氧化物SnO2、Al2O3等作为保护层；而本专利技术在玻璃基板上制备，不会造成显著损伤，因此可以有效简化制备工艺，可以在保持器件效率的同时，简化制备工艺，降低成本。
附图说明
[0040]图1为本专利技术实施例制备的透明顶电极钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
[0041]下面将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，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，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。
[0042]本专利技术提供了一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池，包括：
[0043]钙钛矿吸光层；
[0044]设置在所述钙钛矿吸光层下表面的空穴传输层；
[0045]设置在所述钙钛矿吸光层上表面的电子传输层；
[0046]设置在所述电子传输层表面的第一电极层；
[0047]设置在所述第一电极层表面的第一透明玻璃；
[0048]设置在所述空穴传输层表面的第二电极层；
[0049]设置在所述第二电极层表面的第二透明玻璃。
[0050]在本专利技术中，所述钙钛矿吸光层的成分优选为ABX3，A选自MA(甲胺)、FA(甲脒)、Cs(铯)等，B选自Pb(铅)、Sn(锡)，X为卤族元素，如Cl(氯)、Br(溴)、I(碘)等。
[0051]在本专利技术中，所述钙钛矿吸光层的厚度优选为200～600nm，更优选为300～500nm，最优选为400nm。
[0052]在本专利技术中，所述钙钛矿吸光层和电子传输层之间优选还设置有钝化层。在本专利技术中，所述钝化层为界面钝化层，所述钝化层的成分优选选自二维钙钛矿材料、路易斯酸碱配位材料，更优选选自PEA2PbI4(苯乙胺铅碘)、BA2PbI4(丁胺铅碘)、Pb(SCN)2(硫氰酸铅)、PbSO4(硫酸铅)、Pb3(PO4)2(磷酸铅)等；所述钝化层中优选还掺杂有碳元，所述碳元优选选自碳量子点和/或石墨烯量子点，提高其与电子传输层的配位质量；所述碳元在钝化层中的质量含量优选为2～8％，更优选为3～6％，最优选为4～5％。
[0053]在本专利技术中，所述钝化层的厚度优选为5～10nm，更优选为6～9nm，最优选为7～8nm。
[0054]在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：钙钛矿吸光层；设置在所述钙钛矿吸光层下表面的空穴传输层；设置在所述钙钛矿吸光层上表面的电子传输层；设置在所述电子传输层表面的第一电极层；设置在所述第一电极层表面的第一透明玻璃；设置在所述空穴传输层表面的第二电极层；设置在所述第二电极层表面的第二透明玻璃。2.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层和电子传输层之间还设置有钝化层。3.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的成分为ABX3，A选自MA、FA、Cs中的一种或几种，B选自Pb、Sn中的一种或两种，X为卤族元素；所述钙钛矿吸光层的厚度为200～600nm。4.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的成分选自NiOx或PTAA；所述空穴传输层的厚度为15～50nm。5.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层的成分独立的选自金属氧化物；所述第一电极层的厚度为100～400nm；所述第二电极层的厚度为50～150nm。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖平，周养盈，赵志国，秦校军，赵东明，王兴涛，蔡子贺，赵政晶，
申请(专利权)人：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：