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一種基于高質(zhì)量鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的太陽能電池及制備方法與流程

文檔序號(hào):12749740閱讀:來源:國(guó)知局

技術(shù)特征:

1.一種基于高質(zhì)量鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的太陽能電池,其電池結(jié)構(gòu)包括襯底材料、透明電極、電子傳輸層、金屬骨架層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和對(duì)電極,其特征在于,所述鈣鈦礦吸光層為鈣鈦礦材料與多孔骨架通過反溶劑法形成異質(zhì)結(jié)。

2.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池,其特征在于:所述襯底材料為玻璃或者柔性塑料;所述透明電極為銦錫氧化物、氟錫氧化物或鋁鋅氧化物,透光度>70%,面電阻<15歐姆;所述電子傳輸層為TiO2,ZnO或SnO。

3.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池,其特征在于:所述多孔骨架為金屬氧化物,所屬金屬氧化物包括粒度為10-50nm的 TiO2,ZnO,Al2O3納米顆粒;所述多孔骨架為微孔互穿結(jié)構(gòu),所述多孔骨架厚度為50-300nm。

4.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池,其特征在于:所述鈣鈦礦材料為ABX3型,其中A=CH3NH3+、HC(NH2)2+,B=Pb、Sn,X=Cl、Br、I,厚度為100-400nm。

5.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池,其特征在于:所述的空穴傳輸層選自有機(jī)材料Spiro-OMeTAD、P3HT和PTAA的一種或多種,選自無機(jī)材料CuI、CuSCN、Cu2O、NiOx和MoOx的一種或多種。

6.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池,其特征在于:所述對(duì)電極為金屬電極或者導(dǎo)電碳材料電極。

7.權(quán)利要求1-6任一所述鈣鈦礦太陽能電池的制備方法,包括以下步驟:

步驟1:將一定質(zhì)量的鹵化鉛和/或鹵化錫溶于二甲基甲酰胺中,得到混合溶液;

步驟2:配置甲基鹵化胺溶液:將一定量的CH3NH3I和CH3NH3Cl的混合物溶于的異丙醇溶液中,得到鹵化胺溶液,備用;

步驟3:在襯底材料上制備透明電極,得到導(dǎo)電襯底;

步驟4:在經(jīng)步驟3得到的導(dǎo)電襯底的表面上旋涂前驅(qū)液,在溫度為110-130℃烘烤6-8min后,放入馬弗爐中450-550℃燒結(jié)30-90min,獲得10-100nm的電子傳輸層;

步驟5:制備金屬微孔骨架:將氧化金屬的漿料與乙醇按比例進(jìn)行混合,旋涂在步驟4獲得的電子傳輸層上面,然后115-135℃烘烤5-10min,然后放入馬弗爐中在450~550℃燒結(jié)30-90min,形成相互貫穿的多孔骨架;

步驟6:鈣鈦礦吸光層的溶液原位合成:在步驟5制備得到多孔骨架上旋涂步驟1制備的混合溶液,形成濕膜,然后在所述濕膜表面滴加反溶劑快速抽取DMF溶液,使致密濕膜轉(zhuǎn)化為多孔結(jié)構(gòu),烘干后在薄膜表面滴加步驟2制備得到甲基鹵化胺溶液,加熱后,其中一部分完全滲入金屬微孔骨架中,充分填充空隙,一部分殘留在微孔骨架的表面上面,形成異質(zhì)結(jié)的致密鈣鈦礦吸光層;

步驟7:在步驟6得到的鈣鈦礦吸光層表面旋涂空穴傳輸層,厚度為200-300nm;

步驟8:在經(jīng)過步驟7處理后的空穴傳輸層上采用熱蒸鍍對(duì)電極,對(duì)電極的厚度為200-300nm,最終得到高質(zhì)量鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)的太陽能電池。

8.如權(quán)利要求7所述的制備方法,其特征在于:所述反溶劑為苯、甲苯、1,2-二甲苯、1,3-二甲苯、1,4-二甲苯、氯苯、1,2-二氯苯、1,3-二氯苯、1,4-二氯苯、乙醇、異丙醇中的一種或多種。

9.權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述步驟1中的混合溶液的濃度為0.5M-1.2M之間。

10.權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述步驟2中鹵化胺溶液濃度為10mg/ml-50mg/ml。

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