用于制造太阳能电池的方法及由此制造的太阳能电池技术

本发明专利技术涉及用于制造太阳能电池的方法及由此制造的太阳能电池，所述方法包括用于制造其中第一电极层、空穴传输层(HTL)、光活性层、电子传输层和第二电极层依次层叠的叠层的步骤，其中，所述空穴传输层或所述电子传输层通过施加并干燥分散液而形成，所述分散液包括用羧酸(R

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造太阳能电池的方法及由此制造的太阳能电池


[0001]本专利技术涉及用于制造太阳能电池的方法及由此制造的太阳能电池，并且更具体地，涉及能够形成金属氧化物的均匀薄层的用于制造钙钛矿太阳能电池的方法及由此制造的钙钛矿太阳能电池。

技术介绍

[0002]太阳能电池是直接将阳光转换成电能的光伏系统的核心器件，并且已经在从家庭到宇宙的各种场所中广泛地用作电源。目前，太阳能电池还用于航空、气象和电信，且太阳能汽车和太阳能空调也引起了注意。
[0003]太阳能电池主要使用硅半导体。然而，由于用于高纯度硅半导体的原材料的高价格和太阳能电池制造工艺的复杂性，使用这种硅太阳能电池的发电具有发电成本高的问题。换句话说，由于基于硅太阳能电池的发电系统的发电成本比典型的基于化石燃料的发电系统的发电成本高3倍至10倍，所以存在太阳能电池市场的增长依赖于政府干预的问题。因为这个原因，已经积极地进行了开发无硅太阳能电池的研究工作，并且自20世纪90年代以来，已经对使用有机半导体染料的染料敏化太阳能电池(DSSC)和使用导电聚合物的聚合物太阳能电池进行了认真的研究。尽管学术界和产业界进行了许多努力，但是诸如DSSC和聚合物太阳能电池的基于有机半导体的太阳能电池仍未达到商业化阶段，然而，结合了DSSC和聚合物太阳能电池的优点的钙钛矿太阳能电池(PSC)的出现提高了人们对下一代太阳能电池的期望。
[0004]钙钛矿太阳能电池是DSSC和聚合物太阳能电池的混合，其通过省略如DSSC的液体电解质而具有改善的可靠性，并且由于钙钛矿的良好光学性质而效率高。最近对相关工艺、材料和结构的改善已经引起了钙钛矿太阳能电池效率的持续提高。
[0005]图1是太阳能电池的侧视图。参考图1，太阳能电池100包括基板层10、第一电极层20、空穴传输层30、光活性层40、电子传输层50和第二电极层60。
[0006]太阳能电池100的空穴传输层30或电子传输层50可以包括金属氧化物薄膜。金属氧化物薄膜作为空穴传输层30的使用具有金属氧化物高度稳定且空穴传导率通常较高的优势。
[0007]为了形成金属氧化物的均匀薄膜，可以用诸如乙酸(AA)或三氟乙酸(TFA)的酸性官能团对金属氧化物进行表面改质，从而促进金属氧化物在分散溶剂中的分散。
[0008]然而，金属氧化物的表面改质尽管在金属氧化物在诸如异丙醇(IPA)的非极性溶剂中的分散方面具有提高的效率，但是不能确保金属氧化物在诸如去离子水(DIW)或乙醇的极性溶剂中的充分分散，其最终导致难以利用包括分散在极性溶剂中的金属氧化物的分散液来形成金属氧化物薄膜。

技术实现思路

[0009]技术问题
[0010]本专利技术的一个目的是提供能够通过确保经表面改质的金属氧化物不仅在非极性溶剂中而且在极性溶剂中的良好分散来形成均匀的金属氧化物薄膜的用于制造太阳能电池的方法。
[0011]本专利技术的另一目的是提供通过用于制造太阳能电池的方法制造的太阳能电池。
[0012]将理解，本专利技术的目的不限于以上内容。通过结合附图的以下实施方式的详细描述，本专利技术的以上和其他目的将对本领域技术人员变得明显。
[0013]技术方案
[0014]根据本专利技术的一个方面，用于制造太阳能电池的方法包括制造包含依次堆叠的第一电极层、空穴传输层(HTL)、光活性层、电子传输层和第二电极层的叠层，其中，所述空穴传输层或所述电子传输层通过施加并干燥分散液而形成，所述分散液包括用羧酸(R
‑
COOH)进行表面改质的金属氧化物、分散溶剂和氢氧化物。
[0015]所述分散液可以具有8至13的pH。
[0016]所述氢氧化物可以是从由NH4OH、LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH、四甲基氢氧化铵(TMAH)和四丁基氢氧化铵(TBMH)组成的组中选择的一种或它们的混合物。
[0017]所述金属氧化物可以是锡氧化物，其中，所述锡氧化物可以是SnO2。
[0018]所述羧酸可以是乙酸或三氟乙酸。
[0019]所述分散溶剂可以是从由异丙醇(IPA)、去离子水(DIW)和乙醇组成的组中选择的一种或它们的组合。
[0020]所述叠层还可以包括在所述第一电极层的下表面上的基板层。
[0021]所述光活性层可以是钙钛矿层。
[0022]根据本专利技术的另一方面，太阳能电池包括依次堆叠的基板层、第一电极层、空穴传输层(HTL)、光活性层、电子传输层和第二电极层，其中，所述空穴传输层或所述电子传输层包括金属氧化物层，其中，所述金属氧化物层是通过将含羧基(
‑
COOH)的化合物附接到其表面来进行表面改质的金属氧化物的均匀薄膜。
[0023]所述第一电极层和所述第二电极层可以分别独立地包括从由铟锡氧化物(ITO)、铟铈氧化物(ICO)、铟钨氧化物(IWO)、锌铟锡氧化物(ZITO)、锌铟氧化物(ZIO)、锌锡氧化物(ZTO)、镓铟锡氧化物(GITO)、镓铟氧化物(GIO)、镓锌氧化物(GZO)、铝掺杂锌氧化物(AZO)、氟锡氧化物(FTO)和ZnO组成的组中选择的一种或它们的组合。
[0024]所述电子传输层可以包括从由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氧化物组成的组中选择的一种或它们的组合。
[0025]所述空穴传输层可以包括从由钨氧化物(WO
x
)、钼氧化物(MoO
x
)、钒氧化物(V2O5)和镍氧化物(NiO
x
)组成的组中选择的一种或它们的组合。
[0026]所述基板层可以包括从由硅氧化物、铝氧化物、铟锡氧化物(ITO)、氟锡氧化物(FTO)、玻璃、石英、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)组成的组中选择的一种或它们的组合。
[0027]所述光活性层可以是钙钛矿层，其中，所述钙钛矿层可以包括从由CH3NH3PbI3、CH3NH3PbI
x
Cl3‑
x
、MAPbI3、CH3NH3PbI
x
Br3‑
x
、CH3NH3PbCl
x
Br3‑
x
、HC(NH2)2PbI3、HC(NH2)
2
PbI
x
Cl3‑
x
、HC(NH2)2PbI
x
Br3‑
x
、HC(NH2)2PbCl
x
Br3‑
x
、(CH3NH3)(HC(NH2)2)1‑
y
PbI3、(CH3NH3)(HC(NH2)2)1‑
y
PbI
x...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造太阳能电池的方法，包括制造包含依次堆叠的第一电极层、空穴传输层、光活性层、电子传输层和第二电极层的叠层，其中，所述空穴传输层或所述电子传输层通过施加并干燥分散液而形成，所述分散液包括用羧酸进行表面改质的金属氧化物、分散溶剂以及氢氧化物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分散液具有8至13的pH。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氢氧化物是从由NH4OH、LiOH、NaOH、KOH、RbOH、CsOH、四甲基氢氧化铵和四丁基氢氧化铵组成的组中选择的一种或它们的混合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属氧化物是锡氧化物。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述锡氧化物是SnO2。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述羧酸是乙酸或三氟乙酸。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分散溶剂是从由异丙醇、去离子水和乙醇组成的组中选择的一种或它们的组合。8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述叠层还包括在所述第一电极层的下表面上的基板层。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光活性层是钙钛矿层。10.一种太阳能电池，包括依次堆叠的基板层、第一电极层、空穴传输层、光活性层、电子传输层和第二电极层，其中，所述空穴传输层或所述电子传输层包括金属氧化物层，所述金属氧化物层是通过将含羧基的化合物附接到其表面来进行表面改质的金属氧化物的均匀薄膜。11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述金属氧化物是锡氧化物。12.根据权利要求11所述的太阳能电池，其中，所述锡氧化物是SnO2。13.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述第一电极层和所述第二电极层分别独立地包括从由铟锡氧化物、铟铈氧化物、铟钨氧化物、锌铟锡氧化物、锌铟氧化物、锌锡氧化物、镓铟锡氧化物、镓铟氧化物、镓锌氧化物、铝掺杂锌氧化物、氟锡氧化物和ZnO组成的组中选择的一种或它们的组合。14.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述电子传输层包括从由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氧化物组成的组中选择的一种或它们的组合。15.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，所述空穴...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑光浩，
申请(专利权)人：韩华思路信株式会社，
类型：发明
国别省市：