[發明專利]一種Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池

有效

• 申請號: 201310443618.0
• 申請日: 2013-09-26
• 公開（公告）號: CN103456888A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 楊利營;印壽根;秦文靜;唐彤;左紅文;鄭克寧;于景景;張穎;劉巍嵩;李海林;鄒亞偉
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

1.一種以Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池，其特征在于：由透明導電玻璃襯底、電子傳輸層、層狀類鈣鈦礦雜化材料、空穴傳輸層和Au金屬背電極層組成并依次構成疊層結構。

2.根據權利要求1所述以Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池，其特征在于：所述透明導電玻璃襯底是以銦錫氧化物、摻雜氟的SnO₂或摻Al的氧化鋅為導電層的導電玻璃。

3.根據權利要求1所述以Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池，其特征在于：所述電子傳輸層為Cs摻雜ZnO納米棒，摻雜濃度在0.1-2.0?mol%，控制摻雜濃度可改變ZnO的導電性，電子傳輸層厚度為100-200nm。

4.根據權利要求1所述以Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池，其特征在于：所述層狀類鈣鈦礦雜化材料為CH₃NH₃PbX₃，式中X為Cl、Br或I；層狀類鈣鈦礦雜化材料CH₃NH₃PbX₃的厚度為100-1000nm。

5.根據權利要求1所述以Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池，其特征在于：所述空穴傳輸層為2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴，空穴傳輸層的厚度為40-60nm。

6.根據權利要求1所述以Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池，其特征在于：所述Au金屬背電極層的厚度為70nm。

7.一種如權利要求1所述以Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

1）將FTO玻璃襯底切割成所需的20mm×20mm，用洗潔精和去離子水洗滌15分鐘，以便去除油脂和有機物，然后依次用丙酮、異丙醇、去離子水超聲洗滌15?分鐘，最后將將襯底放入烘箱烘干待用；

2）將二水合乙酸鋅和乙二醇甲醚混合，然后滴加乙醇胺作為穩定劑，配制Zn²⁺濃度為0.2mol/L的ZnO種子層溶液；將錐形瓶用保鮮膜密封，放置磁力攪拌器上，攪拌30分鐘，然后將充分攪拌的ZnO種子層溶液放入電熱鼓風干燥箱中進行熟化，熟化溫度60℃，熟化時間為2小時；將熟化后的種子層溶液放置降至室溫，在襯底上進行旋涂成膜，旋涂一次后，將襯底放置300℃馬弗爐中退火，10分鐘后取出置于空氣中冷卻，再進行第二次旋涂種子層，然后將襯底放置在500℃馬弗爐中退火，時間為1小時，最后分別使用去離子水和無水乙醇超聲清洗退火后帶有ZnO種子層的襯底15分鐘，以去除表面多余的離子，烘干后制得ZnO種子層；

3）將無水乙酸鋅和乙酸銫溶解在水中，加入美國杜邦出產的表面活性劑?zonyl?FS-300，磁力攪拌30分鐘，制得生長液；將帶有種子層的玻璃襯底傾斜放置四氟反應釜內膽里，生長面朝下，加入配制好的生長液，生長ZnO納米棒，生長溫度為80℃，生長時間2小時，反應結束后，用去離子水清洗并置于140℃馬弗爐中退火30min，制得Cs摻雜ZnO納米棒作為電子傳輸層；

4）室溫下在手套箱中將CH₃NH₃I和PbI₂溶解在γ-丁內酯溶劑中得到混合液，然后利用勻膠機將混合液旋涂在電子傳輸層上，在100℃下熱處理15min以除去殘余的溶劑，制得層狀類鈣鈦礦雜化材料為CH₃NH₃PbI₃；

5）將濃度為0.06M?的2,2',7,7'-四[N,N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9,9'-螺二芴溶解在氯苯溶液中，通過溶液旋涂的方法旋涂在層狀類鈣鈦礦雜化材料CH₃NH₃PbI₃?上，制得空穴傳輸層；

6）在3×10^-4Pa真空條件下采用熱蒸鍍法蒸鍍70nm?Au背電極，制得雜化太陽能電池。

8.根據權利要求7所述以Cs摻雜ZnO為電子傳輸層的雜化太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述二水合乙酸鋅、乙二醇甲醚與乙醇胺的用量比為0.878g：20mL：120?uL。