[發(fā)明專利]一種二氧化鈦納米管為介孔層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510660374.0
• 申請日: 2015-10-13
• 公開（公告）號: CN105206751A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鏡喆;于振濤;何早陽;張繼遠(yuǎn);吳聰萍;鄒志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)昆山創(chuàng)新研究院;昆山桑萊特新能源科技有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

技術(shù)領(lǐng)域

一種太陽能電池以及制備方法，特別是一種鈣鈦礦太陽能電池以及制備方法。

背景技術(shù)

鈣鈦礦太陽能電池中大部分使用在導(dǎo)電基體上先旋涂致密層燒結(jié)后再旋涂多孔層再燒結(jié)，這類方法要兩次配備溶液與兩次燒結(jié)操作復(fù)雜而且容易導(dǎo)致致密層與介孔層結(jié)合不緊密，界面形貌不易控制，介孔層電子傳輸路徑較長；其次，致密層大部分是有旋涂鈦的有機(jī)溶液前驅(qū)體或者熱噴涂制成；旋涂帶來致密層不均現(xiàn)象；現(xiàn)有技術(shù)還未解決這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種致密層采用二氧化鈦層，介孔層采用二氧化鈦納米管層的太陽能電池，使用陽極氧化純鈦一步法制備，并且二氧化鈦納米管層垂直生長在致密二氧化鈦層之上，解決了致密層與介孔層結(jié)合不緊密問題，使得電子傳輸路徑短，并增大介孔層與鈣鈦礦層結(jié)合處的接觸面積。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種鈣鈦礦太陽能電池，包括：導(dǎo)電基體，生長在導(dǎo)電基體上的致密二氧化鈦層，垂直長在致密二氧化鈦層上的二氧化鈦納米管層，涂抹于二氧化鈦納米管層的鈣鈦礦層，制于鈣鈦礦層上的空穴導(dǎo)電層，制于空穴導(dǎo)電層上的金屬電極。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池，導(dǎo)電基體為FTO導(dǎo)電玻璃、TCO導(dǎo)電玻璃或?qū)щ奝ET。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池，二氧化鈦納米管層的納米管的管徑為50nm-200nm。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池,二氧化鈦納米管層的納米管的長度為30-1000nm。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池,鈣鈦礦層填充于二氧化鈦納米管內(nèi)并覆蓋于二氧化鈦納米管上。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池,包括如下步驟：

（1）導(dǎo)電基體的前處理，使用丙酮、乙醇、去離子水分別超聲10min、80℃烘干后用UVO處理15min；

（2）將純鈦鍍到經(jīng)步驟（1）處理的導(dǎo)電基體上；

（3）將經(jīng)過步驟（2）得到的含有鈦膜的導(dǎo)電基體通過有機(jī)電解液陽極氧化法一步制備致密二氧化鈦層和二氧化鈦納米管層。

（4）將經(jīng)步驟（3）得到的致密二氧化鈦層和二氧化鈦納米管層清洗后放入馬費(fèi)爐中500℃退火處理30min，然后隨爐冷卻。

（5）經(jīng)過步驟（4）后，通過旋涂鈣鈦礦旋涂液制備鈣鈦礦層；

（6）將上述鈣鈦礦層上旋涂一層空穴導(dǎo)電層;

（7）將上述空穴導(dǎo)電層上蒸鍍一層金屬電極。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池,包括如下步驟：

（1）導(dǎo)電基體的前處理，使用丙酮、乙醇、去離子水分別超聲10min、80℃烘干后用UVO處理15min；

（2）將經(jīng)過步驟（1）后的導(dǎo)電基體濺射或者蒸鍍一層50～1000nm的的純鈦，蒸發(fā)功率150-250A，蒸發(fā)速率5-10nm/min；

（3）將經(jīng)過步驟（2）得到的含有鈦膜的導(dǎo)電基體通過有機(jī)電解液在陽極氧化電壓下采用陽極氧化純鈦一步法制備致密二氧化鈦層和二氧化鈦納米管層，陽極氧化電壓10～60V之間，陽極氧化時(shí)間1-90min；

（4）將經(jīng)步驟（3）得到的致密二氧化鈦層和二氧化鈦納米管層清洗后放入馬費(fèi)爐中500℃退火處理30min，然后隨爐冷卻；

（5）使用鈣鈦礦旋涂液旋涂，再100℃加熱15min，制備鈣鈦礦層；

（6）將上述鈣鈦礦層上旋涂一層空穴導(dǎo)電層;

（7）將上述空穴導(dǎo)電層上蒸鍍一層金屬電極。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池,二氧化鈦納米管層的納米管的管徑通過改變陽極氧化電壓調(diào)節(jié)，納米管的長度通過陽極氧化時(shí)間調(diào)節(jié)。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池,鈣鈦礦層的材料包括：CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbCl_XI_3-X、CH₃NH₃PbBr₃；空穴導(dǎo)電的材料為Spiro-OMeTAD，金屬電極層的材料為金或銀。

前述的一種鈣鈦礦太陽能電池,空穴導(dǎo)電層厚度為70-150nm，金屬電極的厚度為70-100nm。