[發(fā)明專利]有機金屬鹵化物鈣鈦礦異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制造

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380049314.4
• 申請日: 2013-07-24
• 公開（公告）號: CN104737320B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發(fā)明（設計）人: 里奧茲·艾加;穆罕默德·哈賈·納澤魯丁;邁克爾·格雷澤爾
• 申請（專利權(quán)）人: 洛桑聯(lián)邦理工學院
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01G9/20
• 代理公司: 北京安信方達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11262
• 代理人: 胡秋玲,鄭霞

技術領域

本發(fā)明涉及固態(tài)太陽能電池、涉及異質(zhì)結(jié)、并涉及制備太陽能電池的方法。

作為本發(fā)明的基礎的技術背景和問題

由于其可調(diào)的帶隙和其高的光學吸收橫截面，量子點(QD)已經(jīng)吸引大量的關注。^1-3很多研究項目試圖將QD整合到太陽能電池裝置中，包括納米晶體(NC)-聚合物雜化太陽能電池、NC-肖特基(Schottky)太陽能電池、NC-敏化的二氧化鈦(TiO₂)太陽能電池、和NC雜化雙層太陽能電池。^4-12最近，調(diào)查集中于QD異質(zhì)結(jié)太陽能電池，通過將作為薄的間隔物層的氧化物NC(TiO₂或ZnO)放置在QD與FTO之間，使用那些異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)觀察到5-6％的效率。^13-21此外，已經(jīng)證實具有相同結(jié)構(gòu)的串聯(lián)的QD太陽能電池。²²在類似的基于QD的太陽能電池結(jié)構(gòu)中還證實多激子產(chǎn)生(MEG)效應。²³該異質(zhì)結(jié)QD太陽能電池示出有前景的光伏性能，然而其仍然必須面對阻止其實現(xiàn)較高的效率的若干問題例如：穩(wěn)定性、低開路電壓和重新組合(recombination)的問題。

本發(fā)明解決包含液體電解質(zhì)的裝置的缺點，例如由在長期密封中特別是在溫度循環(huán)測試中的困難引起的溶劑蒸發(fā)和水滲透到太陽能電池內(nèi)的問題。

本發(fā)明還解決包含有機空穴導體材料的裝置的缺點，例如用這樣的空穴導體觀察到的不完全的孔填充。特別地，例如，空穴導體傾向于不均等地穿透使用多孔半導體陽極的敏化太陽能電池的中孔膜(mesoporous film)。此外，本發(fā)明解決空穴導體的氧化問題。空穴導體的氧化可以引起穩(wěn)定性問題并且沒有一致性。此外，本發(fā)明解決用現(xiàn)有技術中使用的導體觀察到的低空穴遷移率(hole mobility)的問題，與液體電解質(zhì)相比，所述空穴遷移率是低的。

本發(fā)明尋求提供可以使用容易獲得的低成本材料、使用基于工業(yè)上已知的制造步驟的短的制造程序以高效的方式快速制備的高效太陽能電池。

本發(fā)明解決用某些敏化太陽能電池觀察到的穩(wěn)定性問題。

發(fā)明概述

顯著地，本發(fā)明提供新穎的固態(tài)太陽能電池。該太陽能電池與先前已知的太陽能電池不同，特別地由于其簡單結(jié)構(gòu)而不同。通常，新穎的太陽能電池包含容易獲得的材料并可以以經(jīng)濟的方式制造。新穎的太陽能電池可以避免與使用電解質(zhì)或空穴傳輸材料相關的缺點。

在一個方面，本發(fā)明提供包含導電支撐體層和表面增加的支架結(jié)構(gòu)的固態(tài)太陽能電池，其中一個或更多個有機-無機鈣鈦礦層設置在所述支架結(jié)構(gòu)上或在設置在所述支架結(jié)構(gòu)上的任選的保護層上，且其中對電極和/或金屬層設置為與所述鈣鈦礦層電接觸。

在一個方面，本發(fā)明提供包含導電支撐體層和納米結(jié)構(gòu)的支架層的固態(tài)太陽能電池，其中一個或更多個有機-無機鈣鈦礦層設置在所述支架層上或在設置在所述支架結(jié)構(gòu)上的任選的保護層上，且其中對電極和/或金屬層設置為與所述鈣鈦礦層電接觸。

在一個方面，本發(fā)明提供包含導電支撐體層的固態(tài)異質(zhì)結(jié)，表面增加的支架結(jié)構(gòu)設置在所述導電支撐體層上，其中有機-無機鈣鈦礦層設置在所述支架結(jié)構(gòu)上或在設置在所述支架結(jié)構(gòu)上的任選的保護層上。

在另外的方面，本發(fā)明提供包含本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)的太陽能電池。

在一個方面，本發(fā)明提供制備固態(tài)太陽能電池的方法，所述方法包括以下的步驟：

-設置導電支撐體層，表面增加的支架結(jié)構(gòu)設置在所述導電支撐體層上；

-在所述支架結(jié)構(gòu)上或在可以設置在所述支架結(jié)構(gòu)上的保護層上應用一個或更多個有機-無機鈣鈦礦層；以及，

-應用對電極。

在一個方面，本發(fā)明提供制備固態(tài)太陽能電池的方法，所述方法包括以下的步驟：

-設置導電支撐體層，表面增加的納米結(jié)構(gòu)的支架層設置在所述導電支撐體層上；

-在所述支架結(jié)構(gòu)上或在可以任選地設置在所述支架結(jié)構(gòu)上的保護層上應用一個或更多個有機-無機鈣鈦礦層；以及，

-應用對電極。

在一個方面，本發(fā)明提供制備異質(zhì)結(jié)的方法，所述方法包括在納米結(jié)構(gòu)的支架層上應用一個或更多個有機-無機鈣鈦礦層的步驟。

本發(fā)明的另外的方面和優(yōu)選的實施方案在下文中和在所附權(quán)利要求中界定。根據(jù)下文給出的優(yōu)選的實施方案的描述，本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點對技術人員將變得明顯的。

附圖簡述