[實用新型]一種以導電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池

有效

• 申請號: 201420631727.5
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN204167369U
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 梁祿生;陳偉中;蔡龍華;陳凱武;王保增;陳加坡;蔡耀斌;范斌
• 申請（專利權）人: 廈門惟華光能有限公司
• 主分類號: H01L51/50
• 分類號: H01L51/50;H01L51/52;H01L51/56;H01L51/54
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本實用新型涉及太陽能電池，特別是涉及一種以導電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術

隨著全球經濟的發展，能源消耗越來越多，其中像石油資源越來越少，能源問題必將會成為今后的一個重大問題。太陽能為可再生資源，且具有取之不盡用之不竭的特點，因此太陽能電池的發展具有重要的意義。但是現今的太陽能電池要不光電轉換效率低，要不成本太高。目前，硅太陽能電池具有較高的效率，但是在制備過程中需高溫、高真空，成本非常高。有機聚合物太陽能電池具有成本較低、無毒、制備容易、可大面積柔性制造等特點，但其光電轉換效率還較低。

鈣鈦礦型太陽能電池，為光伏領域的一個新成員，其吸光材料是基于有機-無機雜化的鈣鈦礦結構(最常見的為CH₃NH₃PbI₃)的半導體材料，吸光范圍寬，且自身具有高的載流子遷移率及較長的載流子壽命，光生電子和空穴能夠遷移較長的距離，有利于其被外電路收集形成電流，因而電池能夠獲得高的光電轉換效率。

目前，基于CH₃NH₃PbI₃的鈣鈦礦型電池通常采用Ag(Perovskite?solar?cells?with?a?planar?heterojunction?structure?prepared?using?room-temperature?solution?processing?techniques，Dianyi?Liu1,&Timothy?L.Kelly1,Nature?Photonics,2014,8:133–138.)、Au(Squential?deposition?as?a?route?to?high-performance?perovskite-sensitized?solar?cells,Julian?Burschka,Norman?Pellet,Soo-Jin?Moon,Robin?Humphry-Baker,Peng?Gao,Mohammad?K.Nazeeruddin，&Michael?Gr¨atzel,Nature?2013,499:316-319.)金屬或C(中國專利201410204305)作為背電極；但是Ag、Au等金屬需要真空進行蒸鍍，而C作為背電極通常需要高達500℃溫度燒結制備，工藝較為復雜。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種以導電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池。

本實用新型自下至上依次設有透明導電玻璃襯底、等電子傳輸層、光吸收鈣鈦礦材料層、導電聚合物背電極層。

所述透明導電玻璃襯底可為銦錫氧化物(ITO)導電玻璃襯底、摻雜氟的SnO₂(FTO)導電玻璃襯底、鋁摻雜的氧化鋅(ZnO)導電玻璃襯底等中的一種，透明導電玻璃襯底的厚度可為100～1000nm。

所述等電子傳輸層可為ZnO等電子傳輸層或TiO₂等電子傳輸層，等電子傳輸層的厚度可為20～180nm。

所述光吸收鈣鈦礦材料層可為(RNH₃)BXmYn中的至少一種，其中R＝CH₃，C₄H₉，C₈H₉，Cs；B＝Pb，Sn；X，Y＝Cl，Br，I；m＝1，2，3；n＝3-m；光吸收鈣鈦礦材料層的厚度可為200～400nm。

所述導電聚合物背電極層可為聚苯胺等導電高分子背電極層，導電聚合物背電極層的厚度可為60～150nm。

本實用新型可采用以下方法制備：

步驟一：將透明導電玻璃襯底，用洗潔精和去離子水洗滌15min，以便去除油脂和有機物，然后依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲洗滌10min，氮氣吹干待用，即制得導電玻璃襯底，厚度為100～1000nm。

步驟二：在步驟一所得的透明導電玻璃襯底上，通過磁控濺射制作ZnO、或旋涂制作TiO₂等電子傳輸層、或濺射制作TiO₂等電子傳輸層。

步驟三：在70℃下，配置1～2mol/L?PbI₂的DMF溶液，然后利用勻膠機將PbI₂溶液旋涂在等電子傳輸層上，制得黃色的PbI₂薄膜，70℃，10min干燥；