[發明專利]一種新型雜化太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710159535.7
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106654021A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 晉芳芳
• 申請（專利權）人: 晉芳芳
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種新型雜化太陽能電池及其制備方法，屬于光電子器件技術領域。

背景技術

近年來，為了解決日益嚴峻的能源和環境問題，人們把目光投向了新能源的開發和利用上。在各種新能源技術中，太陽能發電無疑是最具有前景的方向之一。傳統的硅基太陽能電池雖然實現了產業化，有著較為成熟的市場，但其性價比還無法與傳統能源相競爭，并且制造過程中的污染和能耗問題影響了其廣泛應用。因此，研究和發展高效率、低成本的新型太陽能電池十分必要。在眾多的新型太陽能電池里，鈣鈦礦太陽能電池近兩年脫穎而出，自從2012年PARK課題組首次報道壽命500小時以上、效率達到9.7%的全固態鈣鈦礦太陽能電池以來，鈣鈦礦太陽能電池受到了學界和產業界的極大關注，發展迅速，還被《Science》評選為2013年十大科學突破之一。

鈣鈦礦太陽能電池具有光吸收系數大、激子擴散長度長、載流子遷移率高等優點。典型的鈣鈦礦太陽能電池的結構有兩種：一種為介孔結構，另一種為平面結構。與介孔結構相比，平面結構鈣鈦礦電池結構簡單，可在低溫條件下制備。平面鈣鈦礦太陽能電池就是在鈣鈦礦光敏層的前后分別加上電子傳輸層和空穴傳輸層形成三明治結構。。在平面鈣鈦礦太陽能電池中，使用最多的底電極是錫摻雜氧化銦(ITO)和空穴傳輸材料是Poly(3,4-ethylene dioxythiophene): poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) 。隨著移動智能設備的快速發展,透明電極的市場迅猛增長。錫摻雜氧化銦(ITO)透明電極占據透明電極絕大部分的市場份額。但是銦是一種稀缺資源，價格昂貴，另一方面ITO存在脆性、耐熱性差、和大面積下導電性差的問題，人們迫切的希望可以開發新的可以取代ITO 的透明電極。同時，雖然使用PEDOT:PSS作為空穴傳輸層的鈣鈦礦電池可以達到較高的效率，但是由于PEDOT:PSS具有較強的酸性，其對ITO電極會產生較強的腐蝕作用，造成器件壽命的下降。因此在鈣鈦礦雜化太陽能中開發新的透明電極對于提高器件壽命，降低器件成本具有重要的意義。。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種新型雜化太陽能電池及其制備方法。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種新型雜化太陽能電池，其特征在于，器件由下到上依次包括透明襯底、復合底電極、空穴傳輸層、有機無機雜化鈣鈦礦光敏層、電子傳輸層、電極修飾層和反射電極層。

進一步的，所述的透明襯底為玻璃襯底或者柔性透明襯底。

進一步的，所述的復合底電極為MoO₃/Ag/MoO₃， MoO₃、Ag、MoO₃的厚度分別為20-50 nm、10-15 nm、20-50 nm。

進一步的，所述的空穴傳輸層為PEDOT:PSS，空穴傳輸層厚度20-50 nm。

進一步的，所述的有機無機雜化鈣鈦礦光敏層CH₃NH₃PbCl_XI_3-X，CH₃NH₃PbCl_XI_3-X光敏層厚度為100-1000 nm。

進一步的，所述的電子傳輸層為C₆₀、C₇₀或者PCBM中的一種，電子傳輸層厚度為30-50 nm；所述的電極修飾層為Bphen、BCP或者AlQ₃中的一種，電極修飾層厚度5-10 nm。

進一步的，所述的反射電極為Al電極、Ag電極、Au電極中的一種，所述反射電極的厚度為100-200 nm。

進一步的，器件的制備包括以下步驟：

(1) 透明襯底預處理：透明襯底采用丙酮、玻璃清洗劑依次清洗，然后在丙酮、去離子水、異丙醇中各超聲處理10分鐘，用氮氣吹干后紫外燈照射處理10分鐘待用；

(2) 復合底電極層制備：真空鍍膜機中，真空度小于5×10^-4的真空條件下，在透明襯底上通過熱蒸發的方法依次沉積一層20-50 nm的MoO₃、10-20 nm的Ag、20-50 nm的MoO₃，形成MoO₃/Ag/MoO₃底電極；各層的沉積厚度通過石英晶振片監控，沉積速率控制在0.05 nm/s；