[發明專利]一種具備BaCl2修飾層的鈣鈦礦太陽能電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201710175466.9
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN107170887B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 張韓兵;諸躍進;鄭曉穎;王琰琰;俞陸婷;陳冬;陳人杰;曾昭兵;張京
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 杭州五洲普華專利代理事務所(特殊普通合伙) 33260
• 代理人: 丁少華

本發明涉及一種具備BaCl₂修飾層的鈣鈦礦太陽能電池，由下到上依次包括導電玻璃層、致密二氧化鈦膜、甲胺鉛碘多晶膜、空穴傳輸材料層及蒸鍍銀電極層，導電玻璃層、致密二氧化鈦膜、甲胺鉛碘多晶膜、空穴傳輸材料層及蒸鍍銀電極層以層狀分布，其特征在于：所述甲胺鉛碘多晶膜與空穴傳輸材料層之間設置有BaCl₂無機修飾層。本發明還涉及該具備BaCl₂修飾層的鈣鈦礦太陽能電池的制造方法。

技術領域

本發明涉及一種具備BaCl₂修飾層的鈣鈦礦太陽能電池及其制造方法，屬于光伏發電領域。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池由于其成本低，性能好，制備簡單收到科研以及產業界的高度重視。鈣鈦礦材料從2009年用于太陽能電池，到目前效率已經超過22%，是初始時的電池效率的5倍，把染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池等新型薄膜太陽電池甩在了身后，鈣鈦礦太陽能電池是近三年來發展非常迅速的低成本薄膜太陽能電池。

鈣鈦礦太陽能電池結構核心是具有鈣鈦礦晶型（ABX₃）的有機金屬鹵化物吸光材料。在這種鈣鈦礦ABX₃結構中，A為甲胺基（CH₃NH₃），B為金屬鉛原子，X為氯、溴、碘等鹵素原子。目前在高效鈣鈦礦型太陽能電池中，最常見的鈣鈦礦材料是碘化鉛甲胺(CH₃NH₃PbI₃)，它的帶隙約為1.5 eV，消光系數高，幾百納米厚薄膜就可以充分吸收800 nm以下的太陽光。而且，這種材料制備簡單，將含有PbI₂和CH₃NH₃I的溶液，在常溫下通過旋涂即可獲得均勻薄膜。上述特性使得鈣鈦礦型結構CH₃NH₃PbI₃不僅可以實現對可見光和部分近紅外光的吸收，而且所產生的光生載流子不易復合，能量損失小，這是鈣鈦礦型太陽能電池能夠實現高效率的根本原因。

鈣鈦礦太陽能電池目前有多種結構：含多孔二氧化鈦的介觀電池，無多孔二氧化鈦的平面電池，含多孔絕緣氧化物(三氧化二鋁，氧化鋯)的超結構介觀電池等。

目前，研究熱點集中于通過調節有機無機雜化鈣鈦礦的A位，B位以及X位來調節其性能，進一步優化鈣鈦礦的光電轉換性能。B通常為二價金屬離子，目前對其進行改變方法據報道多為金屬元素摻雜。金屬離子替換Pb拓寬了材料的光譜吸收，但是其缺點非常明顯。拓寬光譜吸收犧牲了電池的開路電壓，同時金屬元素摻雜使得器件缺陷增多，導致載流子復合嚴重，從而使得器件性能惡化與不穩定。因此需要探索其它方法提高電池的性能。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

1）有機無機雜化鈣鈦礦材料CH₃NH₃PbI₃需要進一步優化，提高其光電轉換性能；

2）目前的金屬元素摻雜方法增加了器件的缺陷，嚴重影響了器件性能及穩定性。