專利名稱：無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池。
背景技術(shù)：
近年來，染料敏化太陽電池作為新興能源越來越受到科研機(jī)構(gòu)和能源產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。經(jīng)過近二十年的研究，染料敏化太陽電池已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展。但是，所述傳統(tǒng)染料敏化太陽能電池仍然存在以下缺陷 (I)傳統(tǒng)染料敏化太陽電池對(duì)太陽光譜的有效利用率低。傳統(tǒng)染料敏化電池通常采用釕系染料作為光敏劑，其光譜吸收范圍窄，僅限于400 750nm的可見光范圍。即，約占太陽光譜48%的近紅外光得不到有效利用，進(jìn)而影響了電池光電轉(zhuǎn)換效率的提升。同時(shí)，所述釕系染料之釕元素，價(jià)格昂貴，儲(chǔ)量有限，開采等過程易造成環(huán)境污染；(2)傳統(tǒng)染料敏化電池的電解質(zhì)溶液和碘單質(zhì)易于揮發(fā)，且所述電解質(zhì)溶液對(duì)封裝材料造成侵蝕，進(jìn)而導(dǎo)致電解質(zhì)溶液泄露,并降低電池的耐久性和穩(wěn)定性；傳統(tǒng)染料敏化電池的光陽極和對(duì)電極制造成本過高。傳統(tǒng)染料敏化電池的光陽極和對(duì)電極均采用具有透明導(dǎo)電氧化物的玻璃為基底，因?yàn)橥该鲗?dǎo)電氧化物的真空成膜工藝以及在太陽能電池中對(duì)玻璃透光度等的特殊要求，導(dǎo)致其成本較傳統(tǒng)染料敏化電池的其它部分相對(duì)過高，達(dá)到整個(gè)電池制造成本的50 60% ； (4)傳統(tǒng)染料敏化電池制作工藝復(fù)雜，難于適應(yīng)大面積生產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)化需求。上述缺陷制約了傳統(tǒng)染料敏化太陽電池的效率提升，以及限制了其規(guī)?；a(chǎn)，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所亟需解決問題。另一方面，作為第三代新型有機(jī)薄膜電池的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)薄膜太陽能電池，包括光陽極，即電子給體，所述光陽極通過無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑敏化半導(dǎo)體薄膜制備；空穴傳輸層，所述空穴傳輸層為高分子聚合物；對(duì)電極，所述對(duì)電極采用具有高功函數(shù)的金屬制備。所述傳統(tǒng)的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)薄膜太陽能電池的最高能量轉(zhuǎn)換效率雖已達(dá)6%，且具有很大的提升空間。但是，所述傳統(tǒng)的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)薄膜太陽能電池的半導(dǎo)體均為鎘、銻、鉛等形成的硫化物，所述半導(dǎo)體薄膜含重金屬元素，毒性大，儲(chǔ)量有限，成本較高，不宜廣泛推廣。同時(shí)，所述傳統(tǒng)的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)薄膜太陽能電池的空穴傳輸層的制備工藝要求高，必須在無氧無水的高真空條件下進(jìn)行，才能保證電池具有較高的光電性能。因此，使用低成本，儲(chǔ)量豐富，無毒的無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑，以及簡單易實(shí)現(xiàn)的制作工藝制作無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池，進(jìn)一步提高太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率，具有重要的科學(xué)和社會(huì)意義。故針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本案設(shè)計(jì)人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，積極研究改良，于是有了發(fā)明無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率低、工藝復(fù)雜、制造成本高，以及傳統(tǒng)的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)薄膜太陽能電池所涉及元素儲(chǔ)量有限、毒性大，不適于廣泛推廣等缺陷提供一種無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，包括襯底，所述襯底為具有透光特性的玻璃、PEN、PET或塑料；導(dǎo)電氧化物層，所述導(dǎo)電氧化物層設(shè)置在所述襯底上；納米晶半導(dǎo)體層，所述納米晶半導(dǎo)體層由納米晶半導(dǎo)體顆粒形成膜層結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在所述導(dǎo)電氧化物層上；光敏劑，所述光敏劑涂覆在所述納米晶半導(dǎo)體層上，并在光激發(fā)后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)；空穴傳輸層，所述空穴傳輸層浸潤在所述納米晶半導(dǎo)體層內(nèi)；對(duì)電極，所述對(duì)電極設(shè)置在所述空穴傳輸層上，并用于收集所述空穴；以及，封裝背板，所述封裝背板設(shè)置在所述對(duì)電極之異于空穴傳輸層的一側(cè)，并用于防止所述無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池受到外界環(huán)境污染?？蛇x的，所述導(dǎo)電氧化物層刻蝕形成第一導(dǎo)電氧化物層和第二導(dǎo)電氧化物層，所述第一氧化物層和所述第二氧化物層并間隔設(shè)置在所述襯底上，所述第一導(dǎo)電氧化物層與所述對(duì)電極電連接。
可選的，所述襯底具有大于55%的可見光透過率?？蛇x的，所述導(dǎo)電氧化物層為IT0、FT0或ΑΖ0?？蛇x的，所述形成納米晶半導(dǎo)體層的納米晶半導(dǎo)體顆粒為二氧化鈦，氧化鋅，氧化錫、IV B, II B族過渡金屬或元素?fù)诫s帶隙為3. (Γ3. 6eV的氧化物中的一種或者其中幾種構(gòu)成?？蛇x的，所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層的納米晶半導(dǎo)體顆粒為納米粒子、納米管、微球、納米線、納米棒?？蛇x的，所述納米晶半導(dǎo)體層的納米晶半導(dǎo)體顆粒的粒徑為2 2000nm?？蛇x的，所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層的納米晶半導(dǎo)體顆粒為2 40nm的TiO2粒子或2(T2000nm的TiO2微球。可選的，所述光敏劑為無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑。可選的，所述光敏劑為CdS、SnS、Ag2S、Sb2S3、PbS、ZnS、InS、CuZnSnS (Se)多元半導(dǎo)體硫化物或硒化物中的一種或幾種構(gòu)成?？蛇x的，所述光敏劑的粒子粒徑優(yōu)選的為2 10nm?？蛇x的，所述空穴傳輸層為具有空穴傳輸功能的聚噻吩類聚合物材料、TPD、NPB、TTB或HTM2中的一種或者幾種的組合。可選的，所述聚噻吩類聚合物材料為聚3-己基噻吩?？蛇x的，所述對(duì)電極為功函數(shù)范圍為4 5. 6eV的金屬電極。可選的，所述對(duì)電極為Al、Au、Ag中的一種。綜上所述，本發(fā)明無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池將所述透明導(dǎo)電氧化物層刻蝕成第一透明導(dǎo)電氧化物層和第二透明導(dǎo)電氧化物層，將所述對(duì)電極與所述第一透明導(dǎo)電氧化物層電連接，并采用無機(jī)半導(dǎo)體作為光敏劑不僅擴(kuò)展無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的吸收光譜，實(shí)現(xiàn)全固化結(jié)構(gòu)，并降低其制造成本，而且簡化制作、封裝工藝，適用于大面積涂布和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
圖I所示為本發(fā)明第一無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池的剖視結(jié)構(gòu)示意圖2所示為本發(fā)明第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為詳細(xì)說明本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說明。第一實(shí)施方式請(qǐng)參閱圖1，圖I所示為本發(fā)明第一無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池I的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。所述第一無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池I包括襯底10，所述襯底10為具有一定透光特性的玻璃、PEN、PET或塑料；導(dǎo)電氧化物層11，所述導(dǎo)電氧化物層11設(shè)置在所述襯底10上；納米晶半導(dǎo)體層12，所述納米晶半導(dǎo)體層12由納米晶半導(dǎo)體顆粒形 成膜層結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在所述導(dǎo)電氧化物層11上；光敏劑13，所述光敏劑13涂覆在所述納米晶半導(dǎo)體層12上，并在光激發(fā)后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)；空穴傳輸層14，所述空穴傳輸層14浸潤在所述納米晶半導(dǎo)體層12內(nèi)；對(duì)電極15，所述對(duì)電極15設(shè)置在所述空穴傳輸層14上，并用于收集所述空穴；以及，封裝背板16，所述封裝背板16設(shè)置在所述對(duì)電極15之異于空穴傳輸層14的一側(cè)，并用于防止所述第一無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池I受到外界環(huán)境污染。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述襯底10具有大于55%的可見光透過率。所述導(dǎo)電氧化物層11為IT0、FT0或ΑΖ0。所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層12的納米晶半導(dǎo)體顆粒為寬禁帶半導(dǎo)體氧化物，包括但不限于二氧化鈦，氧化鋅，氧化錫、IV B, II B族過渡金屬或元素?fù)诫s帶隙為3. (Γ3. 6eV的氧化物中的一種或者其中幾種構(gòu)成。所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層12的納米晶半導(dǎo)體顆粒的粒徑為2 2000nm。更進(jìn)一步地，所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層12的納米晶半導(dǎo)體顆粒為2 40nm的TiO2粒子或2(T2000nm的TiO2微球。所述光敏劑13為無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑，包括但不限于CdS、SnS、Ag2S, Sb2S3> PbS、ZnS、InS,以及CuZnSnS (Se)多元半導(dǎo)體硫化物或硒化物。所述光敏劑13的粒子粒徑優(yōu)選的為2 10nm。所述光敏劑13的光譜吸收范圍可通過合成不同粒徑的粒子進(jìn)行控制。在本發(fā)明所述第一有機(jī)-無機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池I中采用無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑13，并利用其量子尺寸效應(yīng)，通過改變合成條件和方法控制粒徑大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較寬范圍的光譜吸收，且所述無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑13價(jià)格低廉，儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好。所述空穴傳輸層14為包括但不限于具有空穴傳輸功能的聚噻吩類聚合物材料、TPD、NPB、TTB或HTM2中的一種或者幾種的組合。在本發(fā)明中，采用所述聚噻吩類聚合物材料制備的空穴傳輸層14可實(shí)現(xiàn)所述第一無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池I的全固態(tài)設(shè)計(jì)，并可降低對(duì)封裝材料的要求，其制備工藝簡便，適用于大面積涂布和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。為了更好的實(shí)施本發(fā)明，便于所述空穴傳輸層14與所述納米晶半導(dǎo)體層11進(jìn)行完全的浸潤，所述空穴傳輸層14優(yōu)選的為聚3-己基噻吩(P3HT)。所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層12的納米晶半導(dǎo)體顆粒為納米結(jié)構(gòu)，包括但不限于納米粒子、納米管、微球、納米線、納米棒等納米孔道結(jié)構(gòu)。所述對(duì)電極15為功函數(shù)范圍為4 5. 6eV的金屬電極,包括但不限于Al、Au、Ag。所述對(duì)電極15可采用常規(guī)的絲網(wǎng)印刷法，刮涂法，熱蒸鍍法沉積在所述空穴傳輸層14上，用于收集所述空穴。
第二實(shí)施方式所述第二實(shí)施方式與所述第一實(shí)施方式相同的元件采用相同的數(shù)字編號(hào)進(jìn)行闡述。所述第二實(shí)施方式與所示第一實(shí)施方式的不同之處在于，所述第二實(shí)施方式的第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2進(jìn)一步的采用必要的電路設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)單極板式太陽能電池結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步降低所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2的制造成本。具體將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說明，相同部分不再贅述。請(qǐng)參閱圖2，并結(jié)合參閱圖1，圖2所示為本發(fā)明第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2包括襯底10，所述襯底10為具有一定透光特性的玻璃、PEN、PET或塑料；導(dǎo)電氧化物層11，所述導(dǎo)電氧化物層11刻蝕形成第一導(dǎo)電氧化物層111和第二導(dǎo)電氧化物層112，并間隔設(shè)置在所述襯底10上；納米晶半導(dǎo)體層12，所述納米晶半導(dǎo)體層12由納米晶半導(dǎo)體顆粒形成膜層結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在所述第二導(dǎo)電氧化物層112上；光敏劑13，所述光敏劑13涂覆在所述納米晶半導(dǎo)體層12上，并在光激發(fā)后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)；空穴傳輸層14，所述空穴傳輸層14浸 潤在所述納米晶半導(dǎo)體層12內(nèi)；對(duì)電極15，設(shè)置在所述空穴傳輸層14上，用于收集所述空穴，并與所述第一導(dǎo)電氧化物層111通過導(dǎo)線17電連接；以及，封裝背板16，所述封裝背板16設(shè)置在所述對(duì)電極15之異于空穴傳輸層14的一側(cè)，并用于防止所述第一無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池I受到外界環(huán)境污染。在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述襯底10具有大于55%的可見光透過率。所述導(dǎo)電氧化物層11為IT0、FT0或ΑΖ0。所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層12的納米晶半導(dǎo)體顆粒為寬禁帶半導(dǎo)體氧化物，包括但不限于二氧化鈦，氧化鋅，氧化錫、IV B, II B族過渡金屬或元素?fù)诫s帶隙為3. (Γ3. 6eV的氧化物中的一種或者其中幾種構(gòu)成。所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層12的納米晶半導(dǎo)體顆粒的粒徑為l(T2000nm。更進(jìn)一步地，所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層12的納米晶半導(dǎo)體顆粒為2 40nm的TiO2粒子或2(T2000nm的TiO2微球。所述光敏劑13為無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑，包括但不限于CdS, SnS, Ag2S, Sb2S3, PbS, ZnS, InS及CuZnSnS (Se)多元半導(dǎo)體硫化物或硒化物。所述光敏劑13的粒子粒徑優(yōu)選的為2 10nm。所述光敏劑13的光譜吸收范圍可通過合成不同粒徑的粒子進(jìn)行控制。在本發(fā)明所述第二有機(jī)-無機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池2中采用無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑13，并利用其量子尺寸效應(yīng)，通過改變合成條件和方法控制粒徑大小，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)較寬范圍的光譜吸收，且所述無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑13價(jià)格低廉，儲(chǔ)量豐富、環(huán)境友好。所述空穴傳輸層14為包括但不限于具有空穴傳輸功能的聚噻吩類聚合物材料、TPD、NPB、TTB或HTM2中的一種或者幾種的組合。在本發(fā)明中，采用所述聚噻吩類聚合物材料制備的空穴傳輸層14可實(shí)現(xiàn)所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2的全固態(tài)設(shè)計(jì)，并可降低對(duì)封裝材料的要求，其制備工藝簡便，適用于大面積涂布和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。為了更好的實(shí)施本發(fā)明，便于所述空穴傳輸層14與所述納米晶半導(dǎo)體層11進(jìn)行完全的浸潤，所述空穴傳輸層14優(yōu)選的為聚3-己基噻吩(P3HT)。所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層12的納米晶半導(dǎo)體顆粒為納米結(jié)構(gòu)，包括但不限于納米粒子、納米管、微球、納米線、納米棒等納米孔道結(jié)構(gòu)。所述對(duì)電極15為功函數(shù)范圍為4 5. 6eV的金屬電極,包括但不限于Al、Au、Ag。所述對(duì)電極15可采用常規(guī)的絲網(wǎng)印刷法，刮涂法，熱蒸鍍法沉積在所述空穴傳輸層14上，用于收集所述空穴。本發(fā)明所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2采用將所述透明導(dǎo)電氧化物層11刻蝕成第一透明導(dǎo)電氧化物層111和第二透明導(dǎo)電氧化物層112，并將所述對(duì)電極15與所述第一透明導(dǎo)電氧化物層111電連接，以形成單極板式太陽能電池，實(shí)現(xiàn)正負(fù)極的分離，并進(jìn)一步減少了襯底10和透明導(dǎo)電氧化物層11的用量，降低了第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2的制造成本。下述非限制性實(shí)驗(yàn)可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面的理解本發(fā)明，但不視為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)驗(yàn)I 所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2的結(jié)構(gòu)具體包括襯底10為玻璃；導(dǎo)電氧化物層11為ITO薄膜；納米晶半導(dǎo)體層12為粒徑為2 20nm的二氧化鈦粒子組成，采用絲網(wǎng)印刷法制作成薄膜；光敏劑13為SnS，通過常規(guī)CBD法成膜，具體以氯化錫為錫源，硫代乙酰胺為硫源，其中，摩爾比Sn S=I I I : I. 6，配制成SnS溶液，然后將納米晶半導(dǎo)體層12浸入所述光敏劑13中浸泡；空穴傳輸層14為聚3-己基噻吩(P3HT)，具體在真空條件下使用旋涂法制作；對(duì)電極15為Ag;封裝背板16為玻璃。當(dāng)所述光敏劑13之SnS受到光激發(fā)后，能夠有效的產(chǎn)生光生電子并注入到納米晶半導(dǎo)體層12之納米晶二氧化鈦的導(dǎo)帶中，進(jìn)而通過第二導(dǎo)電氧化物層112傳輸至外電路(未圖示)。所述光敏劑13之SnS受到光激發(fā)后，所產(chǎn)生的空穴通過空穴傳輸層14經(jīng)由導(dǎo)線17傳輸至第一導(dǎo)電氧化物層111后傳輸至外電路。顯然地，金屬硫化物的能級(jí)適合用于本發(fā)明所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2。類似地，CuZnSnS (Se)類低成本多元半導(dǎo)體硫或硒化物也可以適用本發(fā)明所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2。上述電池的光電性能參數(shù)測試條件如下太陽光模擬器Peccell L-15,吉時(shí)利數(shù)字源表2601，線性伏安掃描，電壓范圍0.8 0V，AM1.5。其光電性能參數(shù)請(qǐng)見表I。表I.無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的參數(shù)
開路電壓， ^
電池結(jié)構(gòu)短路電流(mA/cm_2) 填無因子(％) 轉(zhuǎn)換效率(％)
(mV)
納米晶半導(dǎo)體層TiO2
--U4(0.140.400.025
光敏劑P3HT (真空)實(shí)驗(yàn)2所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池2的結(jié)構(gòu)具體為襯底10為玻璃；
導(dǎo)電氧化物層11為ITO薄膜；納米晶半導(dǎo)體層12為粒徑為20 2000nm的TiO2微球組成，所述TiO2微球是由納米粒子堆積形成的球狀微米結(jié)構(gòu)形態(tài)；光敏劑13為SnS，通過常規(guī)CBD法成膜，具體以氯化錫為錫源，硫代乙酰胺為硫源，其中，摩爾比Sn S=I I I : I. 6，配制成SnS溶液，然后將納米晶半導(dǎo)體層12浸入所述光敏劑13中浸泡；空穴傳輸層14為聚3-己基噻吩(P3HT)，具體在真空條件下使用旋涂法制作；對(duì)電極15為Ag; 封裝背板16為玻璃。所述第二無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池2的制作方法同實(shí)驗(yàn)1，電池的光電性能參數(shù)測試條件同實(shí)驗(yàn)1，光電性能參數(shù)請(qǐng)見表2。表2.無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，包括， 襯底； 導(dǎo)電氧化物層，所述導(dǎo)電氧化物層設(shè)置在所述襯底上； 納米晶半導(dǎo)體層，所述納米晶半導(dǎo)體層由納米晶半導(dǎo)體顆粒形成膜層結(jié)構(gòu)，并設(shè)置在所述導(dǎo)電氧化物層上； 光敏劑，所述光敏劑涂覆在所述納米晶半導(dǎo)體層上，并在光激發(fā)后產(chǎn)生電子-空穴對(duì)； 空穴傳輸層，所述空穴傳輸層浸潤在所述納米晶半導(dǎo)體層內(nèi)； 對(duì)電極，所述對(duì)電極設(shè)置在所述空穴傳輸層上，并用于收集所述空穴；以及， 封裝背板，所述封裝背板設(shè)置在所述對(duì)電極之異于空穴傳輸層的一側(cè)，并用于防止所述無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池受到外界環(huán)境污染。
2.如權(quán)利要求I所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述導(dǎo)電氧化物層進(jìn)一步刻蝕形成第一導(dǎo)電氧化物層和第二導(dǎo)電氧化物層，所述第一氧化物層和所述第二氧化物層并間隔設(shè)置在所述襯底上，所述第一導(dǎo)電氧化物層與所述對(duì)電極電連接。
3.如權(quán)利要求2所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述襯底具有大于55%的可見光透過率。
4.如權(quán)利要求2所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述導(dǎo)電氧化物層為ITO、FTO或AZO。
5.如權(quán)利要求2所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述形成納米晶半導(dǎo)體層的納米晶半導(dǎo)體顆粒為二氧化鈦，氧化鋅，氧化錫、IV B，II B族過渡金屬或元素?fù)诫s帶隙為3. (Γ3. 6eV的氧化物中的一種或者其中幾種構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層的納米晶半導(dǎo)體顆粒為納米粒子、納米管、微球、納米線、納米棒。
7.如權(quán)利要求5所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述納米晶半導(dǎo)體層的納米晶半導(dǎo)體顆粒的粒徑為2 2000nm。
8.如權(quán)利要求7所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述用于形成納米晶半導(dǎo)體層的納米晶半導(dǎo)體顆粒為2 40nm的TiO2粒子或2(T2000nm的TiO2微球。
9.如權(quán)利要求2所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述光敏劑為無機(jī)半導(dǎo)體光敏劑。
10.如權(quán)利要求9所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述光敏劑為CdS、SnS、Ag2S、Sb2S3、PbS、ZnS、InS、CuZnSnS (Se)多元半導(dǎo)體硫化物或硒化物中的一種或幾種構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求10所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述光敏劑的粒子粒徑為2 10nm。
12.如權(quán)利要求2所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述空穴傳輸層為具有空穴傳輸功能的聚噻吩類聚合物材料、ΤΗ)、ΝΡΒ、ΤΤΒ或HTM2中的一種或者幾種的組合。
13.如權(quán)利要求12所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述聚噻吩類聚合物材料為聚3-己基噻吩。
14.如權(quán)利要求2所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述對(duì)電極為功函數(shù)范圍為4 5. 6eV的金屬電極。
15.如權(quán)利要求14所述的無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，其特征在于，所述對(duì)電極為Al、Au、Ag中的一種。
全文摘要
一種無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)全固態(tài)太陽能電池，包括襯底，所述襯底具有透光特性；導(dǎo)電氧化物層，設(shè)置在所述襯底上；納米晶半導(dǎo)體層，設(shè)置在所述導(dǎo)電氧化物層上；光敏劑，涂覆在所述納米晶半導(dǎo)體層上；空穴傳輸層，浸潤在所述納米晶半導(dǎo)體層內(nèi)；對(duì)電極，設(shè)置在所述空穴傳輸層上；以及封裝背板。本發(fā)明將所述透明導(dǎo)電氧化物層刻蝕成第一透明導(dǎo)電氧化物層和第二透明導(dǎo)電氧化物層，并將所述對(duì)電極與所述第一透明導(dǎo)電氧化物層通過導(dǎo)線電連接，同時(shí)采用無機(jī)半導(dǎo)體作為光敏劑不僅擴(kuò)展無機(jī)-有機(jī)異質(zhì)結(jié)太陽能電池的吸收光譜，實(shí)現(xiàn)全固化結(jié)構(gòu)，并降低其制造成本，而且簡化制作、封裝工藝，適用于大面積涂布和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)H01L51/46GK102655217SQ20121015068
公開日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月15日
發(fā)明者翁韜, 郭薇, 馬廷麗 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)