本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性太陽(yáng)能電池的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)能源的需求，能源問(wèn)題是制約經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步的重要問(wèn)題，世界各國(guó)都在尋求緩解甚至解決能源問(wèn)題的方法。開(kāi)發(fā)利用可再生清潔能源備受關(guān)注，是解決能源問(wèn)題、實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。我國(guó)高度重視可再生能源的研究與開(kāi)發(fā)。2015年3月16日，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)、財(cái)政部、科技部等23個(gè)部委召開(kāi)了針對(duì)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的部際聯(lián)席會(huì)議。新能源產(chǎn)業(yè)和新能源汽車產(chǎn)業(yè)等己成為我國(guó)重點(diǎn)培育的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃，并制定頒布了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，重點(diǎn)發(fā)展太陽(yáng)能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦?。太?yáng)能資源是特別優(yōu)越的清潔可再生能源，對(duì)其開(kāi)發(fā)利用以太陽(yáng)能電池為代表。

相比于世界上太陽(yáng)能電池的開(kāi)發(fā)利用，我國(guó)的發(fā)展起步比較晚，然而近十年來(lái)我國(guó)太陽(yáng)能能電池研究開(kāi)發(fā)利用上成就斐然。有代表性的幾家研究機(jī)構(gòu)對(duì)太陽(yáng)能的研究上達(dá)到了世界前列，2006年中科院化學(xué)研究所李永舫課組制備太陽(yáng)能電池器件能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到3.18%，2009年華南理工大學(xué)曹鋪研究小組制備的太陽(yáng)能電池能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到5.4%，是當(dāng)時(shí)國(guó)際先進(jìn)水平，2011年，曹鋪和侯劍輝小組合作在二維共扼聚合物太陽(yáng)能材料體系中的研究取得了突破性的進(jìn)展，在聚合物PBDTTT的基礎(chǔ)上引入唆吩共扼支鏈，得到器件能量轉(zhuǎn)換效率為7.59%，為當(dāng)時(shí)報(bào)道的聚合物太陽(yáng)能電池最高效率之一，2012年，該小組利用PEN修飾ITO電極制備反向太陽(yáng)能電池，能量轉(zhuǎn)換效率突破9%。太陽(yáng)能電池也在不斷發(fā)展進(jìn)步，更新?lián)Q代，近幾年科研人員研發(fā)的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池又大大提高了效率，帶來(lái)了太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)利用的新進(jìn)展和新記錄。

隨著電子產(chǎn)品、家用電器及精密儀器儀表的智能化的發(fā)展，并且隨著便攜式電子設(shè)備和可穿戴器件對(duì)供電需求的増加，發(fā)展可彎折的柔性太陽(yáng)能電池器件，可以提高使用方便性、布置的靈活性，能夠用在任意折疊的智能顯示器，將有利于電子產(chǎn)品的革命性發(fā)展。針對(duì)這方面的研究據(jù)報(bào)道的國(guó)內(nèi)外有突破的團(tuán)隊(duì)有：2010年美國(guó)密蘇里大學(xué)工程學(xué)院Patrick Pinhero為首的研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)一種柔性太陽(yáng)能電池薄膜，85%的可見(jiàn)光線被吸收，理論上可以捕獲超過(guò)90%的可用光。2016年3月中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)熊宇杰課題組創(chuàng)造性地將具有近紅外光吸收性能的銀納米片與硅納米線集成在一起，構(gòu)筑了兩種不同的光伏器件，近紅外光區(qū)光電轉(zhuǎn)換效率提高了59%。發(fā)展高效柔性太陽(yáng)能電池十分迫切與可行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供了一種新型高效柔性太陽(yáng)能電池的制備方法，有效解決了TiO₂與基底電極匹配結(jié)合不緊密的問(wèn)題，基底Ti金屬片所作塊狀太陽(yáng)能電池板有較好的機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案，一種柔性太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于具體步驟為：

（1）基底Ti/TiO₂氧化納米層的制備，將0.2mm厚的Ti金屬片剪切后放入丙酮中超聲清洗15min，再將超聲清洗后的Ti金屬片于500℃隔絕空氣退火3h，將退火處理后的Ti金屬片在配制的含有NH₄F、H₂O和HF的乙二醇溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，鈦金屬片作陽(yáng)極，鉑金屬片作陰極，陽(yáng)極氧化后的鈦板在空氣中于450℃鍛燒3h；

（2）CH₃NH₃PbI₃型鈣鈦礦吸收層的制備，將PbI₂和CH₃NH₃I粉末以摩爾比1:1混合溶解于N,N-二甲基甲酰胺中配制成CH₃NH₃PbI₃前驅(qū)液，于70℃用磁力攪拌器攪拌至完全溶解，將基底片清洗后干燥，取CH₃NH₃PbI₃前驅(qū)液在基底片上旋涂，再于115℃退火處理30min；

（3）P₃HT空穴傳導(dǎo)層的制備，將20mg P₃HT溶于2mL二氯苯中得到P₃HT前驅(qū)液，溶解過(guò)程需要進(jìn)行水浴加熱，保持水溫在50℃，以待被用于旋涂成膜，將P₃HT前驅(qū)液旋涂在基底片的CH₃NH₃PbI₃型鈣鈦礦吸收層上，然后在氮?dú)鈿夥罩杏?0℃烘干40min；

（4）CNTs透明導(dǎo)電薄膜的制備，將CNTs和TNWDIS在水介質(zhì)中共混，在超聲波粉碎機(jī)中分散，再經(jīng)過(guò)低速離心機(jī)沉降得到CNTs分散液，將CNTs分散液通過(guò)涂膜器涂覆在基底片的P₃HT空穴傳導(dǎo)層上，然后烘干即制得柔性太陽(yáng)能電池。

進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（1）中Ti金屬片的純度為99.99%。

進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（1）中含有NH₄F、H₂O和HF的乙二醇溶液中NH₄F的重量百分含量為0.25%，H₂O的體積百分含量為2%，HF的體積百分含量為1%-2%。

進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（2）中CH₃NH₃PbI₃前驅(qū)液的質(zhì)量濃度為40%。

進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（3）中P₃HT前驅(qū)液的旋涂轉(zhuǎn)數(shù)為500rpm。

進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（4）中CNTs分散液制備過(guò)程所用超聲變幅桿為Φ6，輸出功率為60%，超聲開(kāi)關(guān)時(shí)間均為3s，設(shè)置超聲總時(shí)間為6×10min。

本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明制備了一種Ti/TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/P₃HT/CNTs結(jié)構(gòu)鈣鈦礦柔性太陽(yáng)能電池；采用在高純Ti金屬片陽(yáng)極氧化技術(shù)制備TiO₂基底上依次制備其它各層，基底Ti金屬片直接作電極，同時(shí)解決了TiO₂與基底電極匹配結(jié)合不緊密的問(wèn)題；基底Ti金屬片所作塊狀太陽(yáng)能電池板有較好機(jī)械強(qiáng)度和柔韌性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例氧化所得Ti/TiO₂表面的SEM圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例制備的CH₃NH₃PbI₃型鈣鈦礦吸收層的的SEM圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例制備的P₃HT薄膜原子力表征圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例制備的CNTs透明導(dǎo)電薄膜的SEM圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但并不以任何形式限制本發(fā)明的內(nèi)容。

實(shí)施例

基底Ti/TiO₂氧化納米層的制備

將0.2mm厚的Ti金屬片（純度為99.99%）剪切成20mm×20mm后放入丙酮中超聲清洗15min，再將超聲清洗后的Ti金屬片于500℃隔絕空氣退火3h。將退火處理后的Ti金屬片在配制的含有NH₄F、H₂O和HF的乙二醇溶液中進(jìn)行陽(yáng)極氧化，鈦金屬片作陽(yáng)極，鉑金屬片作陰極，電解液中NH₄F的重量百分含量為0.25%，H₂O的體積百分含量為2%，HF的體積百分含量為1%-2%，氧化時(shí)間為5h。陽(yáng)極氧化后的鈦板在空氣中于450℃鍛燒3h，如圖1所示Ti/TiO₂氧化表面的SEM圖。

在基底上CH₃NH₃PbI₃型鈣鈦礦吸收層的制備

將PbI₂和CH₃NH₃I粉末以摩爾比1:1混合溶解在DMF（N,N-二甲基甲酰胺）中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為40%的CH₃NH₃PbI₃前驅(qū)液，于70℃用磁力攪拌器攪拌至完全溶解，將基底片清洗后干燥，取適量CH₃NH₃PbI₃前驅(qū)溶液在上述基底片上旋涂，再于115℃退火處理30min。如圖2所示CH₃NH₃PbI₃型鈣鈦礦吸收層的的SEM圖。

P₃HT空穴傳導(dǎo)層的制備

將20mg P₃HT置于2mL二氯苯中溶解得到P₃HT前驅(qū)液，溶解過(guò)程進(jìn)行水浴加熱，保持水浴溫度為50℃，以待被應(yīng)用旋涂成膜。將P₃HT前驅(qū)液旋涂在上述基底片的鈣鈦礦吸收層上，前驅(qū)液在旋涂轉(zhuǎn)數(shù)為500rpm的條件下進(jìn)行，然后在氮?dú)鈿夥罩杏?0℃烘干40min，如圖3所示形成的厚度約為200nm的P₃HT薄膜原子力表征圖。

CNTs透明導(dǎo)電薄膜的制備

將CNTs和TNWDIS在水介質(zhì)中共混，在超聲波粉碎機(jī)中分散，再經(jīng)過(guò)低速離心機(jī)沉降得到CNTs分散液，所用超聲變幅桿為Φ6，輸出功率為60%，超聲開(kāi)關(guān)時(shí)間均為3s，設(shè)置超聲總時(shí)間為6×10min。將CNTs分散液通過(guò)涂膜器涂覆在上述基底片的P₃HT空穴傳導(dǎo)層上，然后烘干完成太陽(yáng)能電池單元樣品制作，如圖4所示生長(zhǎng)在表面的碳納米管導(dǎo)電層的SEM圖。用太陽(yáng)能電池基實(shí)驗(yàn)儀對(duì)制備的太陽(yáng)能電池單元樣品進(jìn)行測(cè)量，能量轉(zhuǎn)換效率約為7.1%，所制備的柔性太陽(yáng)能平板太陽(yáng)能電池單元的彎曲柔韌性較強(qiáng)。

以上實(shí)施例描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征及優(yōu)點(diǎn)，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明原理的范圍下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均落入本發(fā)明保護(hù)的范圍內(nèi)。