一种制造技术

本发明专利技术公开了一种

【技术实现步骤摘要】
一种CsPbBr3太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体涉及一种
CsPbBr3太阳能电池及其制备方法
。

技术介绍

[0002]随着社会科技的发展和全球人口的增多，传统石化能源
(
例如，煤炭
、
石油等
)
消耗速率逐渐增大
。
由于传统石化能源储量有限，开采过程艰难
、
还会带来严重的环境污染，因此，迫切需要开发清洁性好
、
可再生的能源以满足自身发展需要
。
太阳能是一种取之不尽
、
用之不竭
、
清洁性好的绿色可再生能源
。
目前，太阳能的利用形式主要有太阳能转换电能和太阳能转换热能
。
其中，太阳能光伏
(Photovoltaic
，缩写为
PV)
发电技术可以将太阳能持续转化为电能，日益受到各行业的青睐
。
[0003]目前，市场上存在诸多种类的光伏电池，其中，铯铅溴
(Cesium lead bromide
，
CsPbBr3)
太阳能电池因吸收系数高
、
带隙可调等优点而备受关注
。
现有技术中，主要采用溶液法
、
热蒸发法以及涂布法等工艺方法制作铯铅溴太阳能电池
。
由于铯铅溴太阳能电池的核心是电子传输层和吸收层，上述制作方法大多流程繁琐，且制作的铯铅溴太阳能电池的电子传输层均匀性差，导致铯铅溴太阳能电池的光电转换效率较低，从而严重制约了铯铅溴太阳能电池的普及应用
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种
CsPbBr3太阳能电池及其制备方法，
CsPbBr3太阳能电池的各层结构致密
、
层间界面接触紧密，具有光电转换效率高的特性；本专利技术的制备方法通过磁控共溅射法结合微波退火法制备的
Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层致密性好
、
质地均匀，从而可以大幅提高
CsPbBr3太阳能电池的开路电压
、
短路电流密度
、
填充因子
、
光电转换效率等光伏特性
。
[0005]本专利技术目的之一，设计一种
CsPbBr3太阳能电池，从下到上依次包括衬底
、
前电极层
、Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层
、CsPbBr3吸收层
、CuPc
空穴传输层
、
和背电极，其中，前电极层的厚度为
300
～
400nm、Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层的厚度为
95
～
105nm、CsPbBr3吸收层的厚度为
400
～
500nm、CuPc
空穴传输层的厚度为
20
～
40nm、
背电极的厚度为3～
5um。
[0006]优选的技术方案是，所述的衬底为钠钙玻璃，所述的前电极层为
FTO
层，所述的背电极为碳电极
。
[0007]本专利技术目的之二，设计一种
CsPbBr3太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0008]A
：清洗衬底；
[0009]B
：在清洗好的衬底一侧面采用磁控溅射技术制备前电极层；
[0010]C
：在衬底上前电极层的外侧面采用磁控共溅射技术制备
Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层；
[0011]D
：将负载有电极层和
Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层的衬底置于退火炉的腔室内，于一定温度条件下微波退火处理一段时间；
[0012]E
：将含有
PbBr2和
CsBr
的前驱体溶液涂覆在衬底上
Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层的外侧面，干燥后形成前驱体层；
[0013]F
：将负载有电极层
、Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层
、
前驱体层的衬底置于退火炉的腔室内，于
280
～
310℃
温度条件下退火处理8～
12min
，前驱体层形成
CsPbBr3吸收层；
[0014]G
：在衬底上
CsPbBr3吸收层的外侧面采用热蒸发技术制作
CuPc
空穴传输层；
[0015]H
：在衬底上
CuPc
空穴传输层的外侧面采用丝网印刷技术制作背电极
。
[0016]优选的技术方案有，所述的步骤
A
具体操作为，将衬底置于氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液中超声浸泡
10
～
20min
，然后用乙醇冲洗干净并干燥，得清洗好的衬底
。
[0017]进一步优选的技术方案有，所述的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液中，溶质的摩尔浓度为
0.015
～
0.020mol/L。
[0018]优选的技术方案还有，所述的步骤
B
具体操作为，将清洗好的衬底置于磁控溅射仪的腔室内，随后将腔室的真空度抽至
<5
×
10
‑4Pa
，然后向腔室内充入氩气，并控制腔室内的气压为
0.2
～
0.3Pa
，在清洗好的衬底一侧面磁控溅射前电极层；将负载有前电极层的衬底置于退火炉内，于
500
～
550℃
温度条件下退火处理
25
～
35min。
[0019]优选的技术方案还有，所述的步骤
C
具体操作为，将步骤
B
制备好的负载有前电极层的衬底置于磁控溅射仪的腔室内，随后将腔室的真空度抽至
<5
×
10
‑4Pa
，然后向腔室内充入氩气，并控制腔室内的气压为
0.2
～
0.3Pa
，在衬底上前电极层的外侧面磁控共溅射厚度为
95
～
105nm
的
Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层，其中
Nb2O5靶材的功率为
80
～
120W、Cu
靶材的功率为
12
～
18W。
[0020]进一步优选的技术方案还有，所述的步骤
C
中，
Nb2O本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
CsPbBr3太阳能电池，其特征在于，从下到上依次包括衬底
(10)、
前电极层
(20)、Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层
(30)、CsPbBr3吸收层
(40)、CuPc
空穴传输层
(50)、
和背电极
(60)
，其中，前电极层
(20)
的厚度为
300
～
400nm、Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层
(30)
的厚度为
95
～
105nm、CsPbBr3吸收层
(40)
的厚度为
400
～
500nm、CuPc
空穴传输层
(50)
的厚度为
20
～
40nm、
背电极
(60)
的厚度为3～
5um。2.
如权利要求1所述的
CsPbBr3太阳能电池，其特征在于，所述的衬底
(10)
为钠钙玻璃，所述的前电极层
(20)
为
FTO
层，所述的背电极
(60)
为碳电极
。3.
一种如权利要求2所述的
CsPbBr3太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A
：清洗衬底
(10)
；
B
：在清洗好的衬底
(10)
一侧面采用磁控溅射技术制备前电极层
(20)
；
C
：在衬底
(10)
上前电极层
(20)
的外侧面采用磁控共溅射技术制备
Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层
(30)
；
D
：将负载有电极层
(20)
和
Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层
(30)
的衬底
(10)
置于退火炉的腔室内，于一定温度条件下微波退火处理一段时间；
E
：将含有
PbBr2和
CsBr
的前驱体溶液涂覆在衬底
(10)
上
Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层
(30)
的外侧面，干燥后形成前驱体层；
F
：将负载有电极层
(20)、Cu
掺杂
Nb2O5电子传输层
(30)、
前驱体层的衬底
(10)
置于退火炉的腔室内，于
280
～
310℃
温度条件下退火处理8～
12min
，前驱体层形成
CsPbBr3吸收层
(40)
；
G
：在衬底
(10)
上
CsPbBr3吸收层
(40)
的外侧面采用热蒸发技术制作
CuPc
空穴传输层
(50)
；
H
：在衬底
(10)
上
CuPc
空穴传输层
(50)
的外侧面采用丝网印刷技术制作背电极
(60)。4.
如权利要求3所述的
CsPbBr3太阳能电池制备方法，其特征在于，所述的步骤
A
具体操作为，将衬底
(10)
置于氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液中超声浸泡
10
～
20min
，然后用乙醇冲洗干净并干燥，得清洗好的衬底
(10)。5.
如权利要求4所述的
CsPbBr3太阳能电池制备方法，其特征在于，所述的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液中，溶质的摩尔浓度为
0.015
～
0.020mol/L。6.
如权利要求3所述的
CsPbBr3太阳能电池制备方法，其特征在于，所述的步骤
B

【专利技术属性】
技术研发人员：赵飞，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：