[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦太陽電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610318723.5
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN105789449B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設計）人: 王文慶
• 申請（專利權）人: 西安穿越光電科技有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 李德勝

本發(fā)明公開了一種新型高效率鈣鈦礦太陽電池，包括導電玻璃，N型TiO₂緩沖層，鈣鈦礦光吸收層，復合空穴傳輸層和金屬電極，所述復合空穴傳輸層為乙酰丙酮銅和Spiro?OMeTAD復合層。本發(fā)明還公開了該新型高效率鈣鈦礦太陽電池的制備方法。本發(fā)明制備的新型鈣鈦礦太陽電池，結構簡單，制備成本低，光電轉換效率高，穩(wěn)定性好，使用壽命長，且制備方法簡單，重復性好，具有很好的應用前景。

技術領域：

本發(fā)明涉及太陽電池領域，具體的涉及一種鈣鈦礦太陽電池。

背景技術：

綠色、安全和可再生的太陽能使光伏發(fā)電成為解決人類能源危機與環(huán)境污染的理想方案。更高的光電轉換效率和更低的制備成本是全面推廣光伏發(fā)電的兩個前提條件。因此，兼具高效率個低成本特性的太陽能電池是人們不斷追求的目標。鈣鈦礦型太陽能電池以其低成本、制備工藝簡單等優(yōu)點受到全世界科學研究者的廣泛關注，成為最具潛力的可再生能源之一。

鈣鈦礦基薄膜太陽電池的一般結構為：致密層、支架層、吸光層、空穴傳輸層和對電極。其中，空穴傳輸層的使用能有效的阻擋電子，增加陽極對空穴的收集，提高空穴在器件中的傳輸效率，從而改善器件性能，然而應用最廣泛的空穴傳輸材料是Spiro-OMeTAD材料，其制備工藝復雜，價格昂貴，這就嚴重制約了鈣鈦礦太陽電池效率的進一步提升和商業(yè)化生產的實現(xiàn)。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的目的是提供一種新型高效率鈣鈦礦太陽電池，該電池制備成本低，穩(wěn)定性好，光電轉換效率高。

本發(fā)明的另一個目的是提供該新型高效率鈣鈦礦太陽電池的制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種鈣鈦礦太陽電池，該鈣鈦礦太陽電池包括導電玻璃，N型TiO₂緩沖層，鈣鈦礦光吸收層，復合空穴傳輸層和金屬電極，所述復合空穴傳輸層為乙酰丙酮銅和Spiro-OMeTAD復合層。

一種鈣鈦礦太陽電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)將導電玻璃用丙酮、乙醇、去離子水超聲20-60min，然后擦洗烘干待用；

(2)在室溫下，將20-40ml乙醇、10-20ml去離子水和2-5ml濃度為0.2-0.3mol/L的鹽酸配制成混合溶液A，將15-20ml鈦酸四丁酯、40-100ml乙醇、5-10ml乙酰丙酮配制成混合溶液B，并將混合溶液A逐滴加入到混合溶液B中，3000-5000rpm的轉速下攪拌2-6h得到TiO₂溶膠；

(3)將步驟(2)得到的TiO₂溶膠以2000-3000rpm的轉速旋涂到步驟(1)的導電玻璃上，然后放入馬弗爐中，燒結1-3h，得到厚度為30-50nm的N型TiO₂緩沖層；

(4)將步驟(3)制得的N型TiO₂緩沖層冷卻至室溫后，首先將30-50μl碘化鉛溶液滴在N型TiO₂緩沖層上，在3000-5000r/s下旋涂30s，然后再溫度為70-100℃下加熱30min；冷卻至室溫，再將80-100μl碘甲胺溶液噴涂于碘化鉛上，反應20-40s，然后在3500r/s下旋涂30s，最后在70-90℃下加熱30min，得到鈣鈦礦光吸收層；

(5)在鈣鈦礦光吸收層上旋涂乙酰丙酮銅前驅體溶液，在80-100℃下加熱結晶20min，冷卻至室溫，再旋涂20μl的Spiro-OMeTAD，得到復合空穴傳輸層；

(6)在空穴傳輸層上蒸鍍一層金屬電極，制得鈣鈦礦太陽電池。

作為上述技術方案的優(yōu)選，步驟(3)中，所述是燒結的溫度為450-500℃。

作為上述技術方案的優(yōu)選，步驟(5)中，所述乙酰丙酮銅前驅體溶液的濃度為1.5-3mg/ml。