本發(fā)明涉及一種太陽能電池及其制備方法，具體涉及一種含有黑磷層的太陽能電池及其黑磷層制備方法。

背景技術(shù)：

黑磷是磷的一種同素異形體，具有金屬光澤的晶體或無定形固體，層狀結(jié)構(gòu)，有導(dǎo)電性，在干燥的空氣中、室溫時化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，曾經(jīng)一度被認(rèn)為沒有使用價值，但是直到2014年研究人員才意識到它可能是一種半導(dǎo)體材料。

黑磷和另一種二維材料——石墨烯有很多的共同點，不過黑磷與石墨稀相比尤為顯著的一點是黑磷中存在能隙，通常也稱為帶隙。含有帶隙的物質(zhì)一般被稱為“半導(dǎo)體”，它是一類特殊的物質(zhì)，僅當(dāng)物質(zhì)中的電子吸收到足以在帶隙間發(fā)生躍遷的高能量時，才能導(dǎo)電。 雖然現(xiàn)在石墨烯的廣泛應(yīng)用已被證明，但是它的缺點是沒有帶隙。這就意味著石墨烯總是導(dǎo)電的，電量泄露也是這類石墨烯器件的缺點之一，即在本質(zhì)上，這些器件始終是開啟狀態(tài)因而會一直漏電。 而另一方面，黑磷的帶隙可在一個很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，這取決于所堆積的層數(shù)。這就意味著黑磷在可見光和紅外范圍內(nèi)均可吸收光。大范圍的可調(diào)性使得黑磷這一獨特的物質(zhì)有著廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域包括化學(xué)傳感至光學(xué)通訊等。

現(xiàn)有的太陽能電池發(fā)電是通過太陽能電池板吸收太陽光,通過光電轉(zhuǎn)換進(jìn)行發(fā)電，其光電轉(zhuǎn)換效率在12%到18%，轉(zhuǎn)換效率不高一直是制約太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。 本發(fā)明通過將黑磷晶體與太陽能電池的有源層結(jié)合，以提高太陽能的電池的光電轉(zhuǎn)換效率，以及減少緩沖層與光吸收層之間的帶隙能量差，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換能力。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種含有黑磷層的太陽能電池及其黑磷層制備方法，具體而言，本發(fā)明的技術(shù)方案主要是通過以下方式實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種含有黑磷層的太陽能電池，包括：背電極層；在所述背電極層上的光吸收層；在所述光吸收層上的黑磷層，以及在所述黑磷層上的緩沖層，其中，黑磷層可為有機無機雜化層。

進(jìn)一步地，所述太陽能電池可形成一組或多組光吸收層與黑磷層的疊層。

本發(fā)明還提供一種所述太陽能電池的黑磷層的制備方法，具體的工藝包括以下步驟：

步驟1.在惰性氣體的保護(hù)下，制備黑磷的懸浮液；

步驟2.在惰性氣體的保護(hù)下，向黑磷的懸浮液中依次加入烷基胺和有機溶劑并持續(xù)攪拌形成有機溶液1；

步驟3.配置γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、正硅酸四乙脂和Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺的有機溶液2；

步驟4. 在惰性氣體的保護(hù)下，將步驟3配置的有機溶液2倒入步驟2配置的有機溶液1中，不斷攪拌直至形成半凝固物質(zhì)；

步驟5. 將所形成的半凝固物質(zhì)通過旋涂法，涂布于太陽能電池的光吸收層上；

步驟6，將涂布有半凝固物質(zhì)的太陽能電池片放入紫外光的環(huán)境下照射，并在溫度為150-200℃的條件下保溫2-4小時，將半凝固物質(zhì)轉(zhuǎn)化為黑磷層；

進(jìn)一步地，在步驟1中，可將制備好的黑磷均勻分散于N , N - 二甲基甲酰胺（DMF）溶劑中，并超聲分散。

進(jìn)一步地，在步驟2和步驟3中所用的有機溶劑可為乙醇、氯仿或甲苯中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，可重復(fù)步驟6與步驟7形成多層黑磷層。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所描述的太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

具體實施例說明

實施例1

如圖1所示，太陽能電池，包括：背電極層100；在所述背電極層上的光吸收層200；在所述光吸收層上的黑磷層300，以及在所述黑磷層上的緩沖層420，其中，黑磷層可為有機無機雜化層。

實施例2

太陽能電池的黑磷層的制備方法，具體步驟為：

步驟1.在氬氣的保護(hù)下，制備黑磷的DMF懸浮液，并超聲分散；

步驟2.在氬氣的保護(hù)下，向黑磷的懸浮液中依次加入烷基胺、氯仿并持續(xù)攪拌2-4小時；

步驟3.以摩爾比1:1:1:1的比例配置γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、正硅酸四乙脂和Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺形成有機溶液2；

步驟4. 在氬氣的保護(hù)下，將步驟3配置的有機溶液2倒入步驟2配置的有機溶液1中，攪拌6-10小時形成半凝固物質(zhì)；

步驟5. 將所形成的半凝固物質(zhì)通過旋涂法，涂布于太陽能電池的光吸收層上；

步驟6，將涂布有半凝固物質(zhì)的太陽能電池片放入紫外光的環(huán)境下照射，并溫度為150℃的條件下保溫3小時，將半凝固物質(zhì)轉(zhuǎn)化為黑磷層；

實施例3

太陽能電池的黑磷層的制備方法，具體步驟為：

步驟1.在氦氣的保護(hù)下，制備黑磷的DMF懸浮液，并超聲分散；

步驟2.在氦氣的保護(hù)下，向黑磷的懸浮液中依次加入十二- 十八胺、甲苯并持續(xù)攪拌2-4小時；

步驟3.以摩爾比1.5:1.5:1:1的比例配置γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、正硅酸四乙脂和Ｎ，Ｎ－二甲基甲酰胺形成有機溶液2；

步驟4. 在氦氣的保護(hù)下，將步驟3配置的有機溶液2倒入步驟2配置的有機溶液1中，攪拌6-10小時形成半凝固物質(zhì)；

步驟5. 將所形成的半凝固物質(zhì)通過旋涂法，涂布于太陽能電池的光吸收層上；

步驟6，將涂布有半凝固物質(zhì)的太陽能電池片放入紫外光的環(huán)境下照射，并溫度為200℃的條件下保溫2小時，將半凝固物質(zhì)轉(zhuǎn)化為黑磷層；

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。