[發明專利]一種鈣鈦礦太陽能電池漸變異質結電子傳輸層的制備方法

有效

• 申請號: 201611198533.0
• 申請日: 2016-12-22
• 公開（公告）號: CN106711333B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 楊化桂;陳瀟;侯宇;楊雙
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 龔敏

本發明涉及一種具有高光電轉換效率的鈣鈦礦太陽能電池漸變異質結電子傳輸層的制備方法。本發明在導電玻璃基底上，通過兩步低溫溶劑熱過程以及一步煅燒處理制備出漸變異質結電子傳輸層；所述兩步低溫溶劑熱過程先后采用錫源前驅體和鈦源前驅體；所述該漸變異質結電子傳輸層由分布呈梯度變化的氧化錫以及氧化鈦納米顆粒組成；所述氧化錫納米顆粒在近導電玻璃區域分布多，在遠導電玻璃區域分少；所述氧化鈦在遠導電玻璃區域分布多，在近導電玻璃區域分布少。

技術領域

本發明涉及一種具有高光電轉換效率的鈣鈦礦太陽能電池漸變異質結電子傳輸層的制備方法。該漸變異質結電子傳輸層在鈣鈦礦電池中有優秀的光電轉換效率以及弱的磁滯效應。

背景技術

能源短缺和環境污染是目前人類急需解決的兩大問題。一方面我們需要節能，減少能源的消耗，并且盡可能的使用可再生的清潔能源；另一方面我們必須減少污染物的排放，消除環境污染。太陽光是清潔能源，如何把太陽光轉化為我們方便使用的能源以及利用太陽光消除環境污染成為研究熱點。

鈣鈦礦電池作為新型的光電轉換設備，由于具有全溶液制備、廉價以及光電轉換效率高等優點，被科研界以及企業界廣泛關注。典型的鈣鈦礦電池由電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、空穴傳輸層以及背電極組成。電子傳輸層能選擇性地從鈣鈦礦光吸收層中攝取光生電子，并將電子傳輸至導電玻璃，抑制界面處的電子空穴復合。到目前為止，最廣泛使用的電子傳輸層材料是氧化鈦。然而，氧化鈦的本征電子遷移率較低(0.1-1cm²V^-1s^-1)，遠低于鈣鈦礦材料的本征電子遷移率(20-30cm²V^-1s^-1)。電子遷移率的差距導致電子容易富集在氧化鈦鈣鈦礦的界面處，進而導致了所謂的磁滯現象。氧化錫具有較高的本征電子遷移率(100-200cm²V^-1s^-1)，然而，基于氧化錫電子傳輸層的鈣鈦礦電池中電子空穴復合現象嚴重。

發明內容

本發明的目的在于開發一種制備高光電轉換效率的鈣鈦礦太陽能電池漸變異質結電子傳輸層的制備方法。

一種鈣鈦礦太陽能電池漸變異質結電子傳輸層的制備方法，包含如下步驟：

將清洗干凈的導電玻璃放置到70℃的錫源前驅體溶液中，反應4小時。隨后將導電玻璃用去離子水以及乙醇清洗吹干，再次放置到70℃的鈦源前驅體溶液中，反應40分鐘。將導電玻璃取出，用去離子水以及乙醇清洗吹干。最后將導電玻璃在空氣中500℃條件下煅燒30分鐘。

所述的導電玻璃放置方法是導電面朝下，導電玻璃與反應容器壁呈45°，斜靠在反應器內壁上。

所述的錫源前驅體是四氯化錫。

所述的鈦源前驅體是四氯化鈦。

所述的漸變異質結電子傳輸層由分布呈梯度變化的氧化錫以及氧化鈦納米顆粒組成，氧化錫納米顆粒在近導電玻璃區域分布多，在遠導電玻璃區域分布少。氧化鈦在遠導電玻璃區域分布多，在近導電玻璃區域分布少。

與傳統氧化鈦電子傳輸層相比，本發明具有以下優點：本發明利用兩步低溫溶劑熱過程制備了氧化錫-氧化鈦漸變異質結電子傳輸層，該電子傳輸層能有效的傳輸電子，抑制電子空穴的復合現象，使得鈣鈦礦電池的光電轉換效率可達16.71％，遠高于傳統氧化鈦電子傳輸層電池12.02％的光電轉換效率。并且，磁滯現象也有明顯降低。綜上，本發明合成過程簡單，光電轉換效率高，磁滯現象較低。

附圖說明

圖1是本發明制備方法的流程示意圖；

圖2是實施例1所制備的漸變異質結電子傳輸層的掃描電子顯微鏡照片；

圖3是實施例1所制備的漸變異質結電子傳輸層的透射電子顯微鏡照片；