[發明專利]太陽能電池的制備方法及太陽能電池

有效

• 申請號: 201610004818.X
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105449048B
• 公開（公告）日: 2017-03-08
• 發明（設計）人: 田慧;李延釗
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0224
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 滕一斌

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，更具體涉及一種太陽能電池的制備方法及太陽能電池。

背景技術

有機金屬鹵化物是一種有機無機雜化的鈣鈦礦結構的半導體材料，帶隙在近紅外區(1.7ev)，可吸收全部太陽光和部分近紅外光，是一種很優異的太陽光吸收光伏材料。利用鈣鈦礦制作的鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已達到19％，并且有著很大的提升空間。現階段對于鈣鈦礦結構的太陽能電池，最大的局限是此種太陽能電池通常采用金銀等貴金屬作電極，這不僅明顯增加了電池的原料成本，同時制作貴金屬電極需要采用昂貴的真空蒸鍍或磁控濺射設備，使得太陽能電池的制作成本居高不下，而且真空蒸鍍和磁控濺射工藝的步驟復雜，限制了電池的大規模、大面積生產，從而極大的限制了鈣鈦礦太陽能電池的商業化應用。因此采用成本低的電極材料代替貴金屬，同時采用低成本的適用于規模化生產的工藝技術制備太陽能電池變得十分必要。

石墨烯是目前已知的最薄最堅硬的納米材料，它只吸收2.3％的光，常溫下電子遷移率達到15000cm²/Vs，為電阻率極低、電子遷移速度極快的材料。雖然石墨烯呈現了導電、收集電子的作用，但現有的制備工藝中存在石墨烯與其他材料接觸不良的問題，因此容易產生能量壁壘，因此利用石墨烯作為太陽能電池的電極將嚴重影響太陽能電池的光電轉換效率，同時由于石墨烯與其他材料的粘附性差，利用石墨烯制作的電極的柔性很差，容易影響使用壽命，限制應用場景。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是如何提高利用石墨烯作為電極制作的太陽能電池的光電轉換效率以及柔性。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種太陽能電池的制備方法，包括依次在柔性透明襯底基板上制作負極、吸光層、正極；

制作所述正極和/或負極時，具體地：將石墨烯和聚氧化乙烯按預定比例混合形成混合物，并將所述混合物制成水溶液；將所述水溶液涂覆在所述柔性透明襯底基板上作為負極，將所述水溶液涂覆在所述柔性透明襯底基板的吸光層或空穴傳輸層上作為正極。

優選地，利用所述水溶液形成所述正極和/或所述負極之前，所述方法包括：對所述水溶液進行溫度為30-50℃、時間長度為10-30min的超聲熱處理。

優選地，形成所述正極后，所述方法還包括對所述正極進行時間長度為10-30分鐘、溫度為50-100度的低溫熱處理。

優選地，形成所述負極后，所述方法還包括對所述負極進行時間長度為10-30分鐘、溫度為30-100度的低溫熱處理。

優選地，所述聚氧化乙烯與所述石墨烯的質量百分比為0.05wt％-0.5wt％。

優選地，形成的所述正極或所述負極的厚度為50-150nm。

優選地，在形成所述負極之前，所述方法還包括：

對所述柔性透明襯底基板進行清洗，并在室溫條件下自然干燥。

優選地，在形成所述負極之后，并且在形成所述吸光層之前所述方法還包括在所述負極上制作電子傳輸層；

制作所述電子傳輸層時，具體地：

將電子傳輸層材料的溶液涂覆在所述負極上作為電子傳輸層，其中形成的所述電子傳輸層的厚度為30-150nm。

優選地，制作的所述吸光層的厚度為100-500nm。

一種太陽能電池，利用上述方法制作而成。

(三)有益效果

本發明提供了一種太陽能電池的制備方法以及利用該方法制作的太陽能電池，本發明在柔性透明襯底基板上依次制作負極、吸光層、正極，其中制作所述正極和/或負極時，將石墨烯和聚氧化乙烯按預定比例混合形成混合物，并將所述混合物制成水溶液；之后將所述水溶液涂覆在所述柔性透明襯底基板上作為負極，將所述水溶液涂覆在所述柔性透明襯底基板的吸光層或空穴傳輸層上作為正極。本發明通過利用由石墨烯和聚氧化乙烯的混合物形成太陽能電池的正極和/或負極，解決了石墨烯與其他材料接觸不良的問題，從而提高了太陽能電池的光電轉換效率，同時由于聚氧化乙烯可以改善石墨烯與柔性透明襯底基板的粘附性，從而可以提高太陽能電池的抗彎折性能，實現較好的柔性。另外，用聚氧化乙烯與石墨烯的混合溶液制程正極和負極，相對于制作貴金屬電極本發明的方法避免了使用昂貴的貴金屬材料和真空蒸鍍或磁控濺射設備，從而降低了太陽能電池電極的制作成本；同時將上述水溶液通過旋涂的方式即可形成正極或負極，降低了制作的復雜度，從而可以提高制作效率，適用于批量生產。

附圖說明