基于NiO空穴傳輸層的甲胺鉛碘基太陽能電池制備方法
【專利說明】基于N i O空穴傳輸層的甲胺鉛砩基太陽能電池制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明屬于新型太陽能電池制作技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于甲胺鉛碘基太陽能電池的N1空穴傳輸層的制備方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]鈣鈦礦型甲胺鉛碘(CH3NH3Pb 13，MAPb 13 )太陽能電池因具有光電轉(zhuǎn)化效率高、制備簡單、成本低廉等優(yōu)點，吸引了眾多科研工作者的關(guān)注。五年內(nèi)，其實驗室光電轉(zhuǎn)化效率已由3.8%提高到19.3%，列《Science》評選的2013年十大科學(xué)突破第七位。盡管該類電池的相關(guān)研究進展很快，但仍然存在諸多問題，其中空穴傳輸層的成本和穩(wěn)定性問題最為突出。
[0005]目前甲胺鉛碘基新型太陽能電池所廣泛采用的空穴傳輸材料是有機空穴導(dǎo)電層，比如Spiro-OMeTAD。高純Spiro-OMeTAD的價格是鉑和金的10倍以上!盡管隨著鈣鈦礦型太陽能電池的興起，這種有機半導(dǎo)體材料不斷增大的需求會降低材料的制備成本，但由于材料制備方法和光伏器件對材料純度要求的限制，材料的價格也不會降低太多。此外，有機半導(dǎo)體的長期穩(wěn)定性差，在光照條件下尤為突出，顯然不利于大面積工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，用廉價的高迀移率無機半導(dǎo)體(以MO為代表)代替有機半導(dǎo)體材料作空穴傳輸層制備低成本、長期穩(wěn)定的高效率全無機鈣鈦礦型MAPbI3基太陽能電池是一項充滿挑戰(zhàn)的工作。
[0006]N1作為空穴傳輸層，需要具有優(yōu)良的空穴傳輸性能，而空穴傳輸性能的好壞由摻雜劑的濃度直接決定。在目前的N1薄膜的制備方法中，最為常用的是溶膠凝膠法和磁控濺射法，這兩種方法制備的薄膜往往存在薄膜結(jié)晶質(zhì)量較差或摻雜濃度低且難以控制等問題。
[0007]因此，需要提供一種新型的太陽能電池的制備方法來提高太陽能電池整體的利用效率。
[0008]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于MO空穴傳輸層的甲胺鉛碘基太陽能電池制備方法，用此方法制備的薄膜晶體質(zhì)量高、載流子濃度達到12t3以上；用此方法制備的N1薄膜做成的鈣鈦礦型甲胺鉛碘基薄膜太陽能電池的效率可以達到10%。
[0010]一種基于N1空穴傳輸層的甲胺鉛碘基太陽能電池制備方法，所述甲胺鉛碘基太陽能電池制備方法的制作包括以下步驟:
SI，將Li2O加入MO粉末中，并用研缽充分研磨，將兩者均勻混合;將混合粉末加入壓片磨具中并加壓得到靶材胚體;將胚體放入馬弗爐，在空氣中于1000攝氏度燒結(jié)4小時，自然冷卻至室溫后得到N1靶材；
S2，將N1靶材和清洗后的導(dǎo)電玻璃襯底固定在真空沉積腔內(nèi)，抽真空至10—4帕；通入氬氣和氧氣的混合氣體；用248nm的氣體激光器轟擊N1靶材，使N1氣化并沉積在導(dǎo)電玻璃襯底上；
S3，將沉積了N1導(dǎo)電層的襯底轉(zhuǎn)移到手套箱中，并在其上生長甲胺鉛碘基光吸收層和η型電子傳輸層;將以上樣品表面用掩膜版覆蓋，轉(zhuǎn)移到熱蒸發(fā)設(shè)備中蒸發(fā)金屬電極。
[0011 ]優(yōu)選地，所述步驟SI具體為:
稱取0.149克Li2O粉末和7.47克N1粉末，放入瑪瑙研缽中充分混合并研磨20分鐘，使兩者均勻混合，將研磨好的混合粉末倒入壓片磨具中，放到壓片機加5MPa壓力并保持10分鐘后取出靶材胚體，將靶材胚體放入馬弗爐中，以每分鐘5攝氏度的速率加熱到1000攝氏度并保溫4小時進行燒結(jié)，然后自然冷到室溫，得到N1的靶材。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟S2具體為:
將MO靶材和清洗后的導(dǎo)電玻璃襯底固定在真空沉積腔內(nèi)，用機械栗和分子栗抽真空至10—4帕后通入氬氣和氧氣的混合氣體，使腔內(nèi)壓力保持在lOmTorr。用248nm的KrF氣體脈沖激光器轟擊N1靶材1000個脈沖，使N1氣化并沉積在導(dǎo)電玻璃襯底上，其中氧氣的含量從0%到100%，襯底溫度從室溫到400度可調(diào)。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟S3具體為:
將在沉積腔中取出的襯底轉(zhuǎn)移到手套箱中，用一步或兩步液相法生長甲胺鉛碘基光吸收層，光吸收層的成分可以調(diào)節(jié)并改變太陽能電池的光譜響應(yīng)范圍；在手套箱中旋涂η型電子傳輸層，例如PCBM或用PLD法生長AZO電子傳輸層;最后，在生長完η型層的樣品表面覆蓋掩模板，并轉(zhuǎn)移到熱蒸發(fā)沉積腔中沉積SOnm金或者銀薄膜;金屬薄膜沉積完畢后去除掩模板，最終得到薄膜太陽能電池。
[0014]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
本發(fā)明提供一種基于N1空穴傳輸層的甲胺鉛碘基太陽能電池制備方法，通過控制脈沖激光沉積的沉積參數(shù)，可以實現(xiàn)P型MO薄膜電學(xué)和光學(xué)性能的調(diào)節(jié)，取代現(xiàn)有技術(shù)中的有機空穴傳輸層，降低了電池的制備成本，提高電池的長期穩(wěn)定性。用此方法制備的薄膜晶體質(zhì)量高、載流子濃度達到102()以上，用此方法制備的N1薄膜做成的鈣鈦礦型甲胺鉛碘基薄膜太陽能電池的效率可以達到10%。
【附圖說明】
[0015]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。
[0016]圖1是本發(fā)明基于N1空穴傳輸層的甲胺鉛碘基太陽能電池制備方法的流程框圖。
【具體實施方式】
[0017]為了清楚了解本發(fā)明的技術(shù)方案，將在下面的描述中提出其詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。顯然，本發(fā)明實施例的具體施行并不足限于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)選實施例詳細(xì)描述如下，除詳細(xì)描述的這些實施例外，還可以具有其他實施方式。
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。
[0019]本實施例提供一種采用脈沖激光沉積法制備的MO薄膜作為P型導(dǎo)電層組裝的甲胺鉛碘基新型薄膜太陽能電池，其中MO薄膜取代傳統(tǒng)有機導(dǎo)電層，可降低制備成本、提