[發明專利]一種機械式疊層太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710206732.X
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106887482B
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 楊英;高菁;郭學益;張政;潘德群
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H01L31/0687
• 分類號: H01L31/0687;H01L31/18
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 張慧;趙靜華

1.一種機械式疊層太陽能電池，其特征在于，為頂層透明鈣鈦礦太陽能電池和底層異質結量子點太陽能電池的機械式疊層太陽能電池；所述頂層透明鈣鈦礦太陽能電池自上而下依次包括透明對電極、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光層、二氧化鈦電子傳輸層、FTO透明導電玻璃；所述底層異質結量子點太陽能電池自上而下依次包括FTO透明導電玻璃、TiO₂光陽極、p-n量子點異質結、Ag對電極；所述p-n量子點異質結自上而下依次包括電子傳輸層和空穴傳輸層；所述機械式疊層太陽能電池由頂層透明鈣鈦礦太陽能電池及底層異質結量子點太陽能電池的FTO透明導電玻璃相互粘結而成，從頂層透明鈣鈦礦太陽能電池引出一對電極，同時從底層異質結量子點太陽能電池引出另一對電極，構成四個電極端點的機械式疊層太陽能電池；

所述頂層透明鈣鈦礦太陽能電池使用鈣鈦礦薄膜CH₃NH₃PbI₃作為光吸收層，用于吸收太陽光能譜中的可見光；

所述底層異質結量子點太陽能電池使用具有紅外相應特性的PbS/PbSe或CdS/CdSe或CdTe/CdSe或ZnO/ZnTe或ZnO/PbSe作為光吸收層，用于吸收陽光能譜中的近紅外光。

2.一種制備如權利要求1所述機械式疊層太陽能電池的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（一）頂層透明鈣鈦礦太陽能電池的制備方法：

（1）、選取透明FTO導電玻璃并清洗；

（2）、在透明FTO導電玻璃上旋涂電子傳輸層；

（3）、在電子傳輸層上旋涂鈣鈦礦光吸收層；

（4）、在鈣鈦礦光吸收層上旋涂空穴傳輸層；

（5）、在空穴傳輸層上沉積透明對電極，即得透明鈣鈦礦太陽能電池；

（二）底層異質結量子點太陽能電池的制備方法：

（1）、制備FTO/TiO₂光陽極；

（2）、在光陽極上沉積n型電子傳輸層；

（3）、在n型電子傳輸層上沉積p型空穴傳輸層；

（4）、在p型空穴傳輸層上沉積對電極；

（三）將頂層透明鈣鈦礦太陽能電池的FTO透明導電玻璃面朝下，底層異質結量子點太陽能電池的FTO透明導電玻璃面朝上，利用透明環氧結構膠將兩個玻璃面緊密連接在一起，從頂層頂層透明鈣鈦礦太陽能電池引出一個對電極，同時從底層異質結量子點太陽能電池中引出另一個對電極，構成四個電極端點的機械式疊層太陽能電池。

3.根據權利要求2所述的機械式疊層太陽能電池的方法，其特征在于，第（一）步：

步驟（1）中，FTO透明導電玻璃依次用去離子水、丙酮、乙醇分別清洗15-20 min，干燥后用紫外臭氧清洗機處理除去殘留的有機物；

步驟（2）中，電子傳輸層的制備過程為：將顆粒大小為10-30 nm TiO₂無水乙醇溶液旋涂至清洗干凈的FTO透明導電玻璃表面，并在450-500℃下退火30-50 min，獲得厚度為0.5-0.8 μm的TiO₂電子傳輸層。

4.根據權利要求2或3所述的機械式疊層太陽能電池的方法，其特征在于，第（一）步：步驟（3）中，鈣鈦礦吸收層的制備過程為：在二甲基甲酰胺和二甲基亞砜的混合溶液中加入甲胺碘與碘化鉛，所述甲胺碘與碘化鉛的質量比為1.5-2.0︰1，在手套箱中50-70℃恒溫下攪拌12-16 h，形成亮黃色均勻的甲胺鉛碘溶液；將所得甲胺鉛碘溶液旋涂至步驟（2）中所得的TiO₂電子傳輸層上，形成均一的CH₃NH₃PbI₃薄膜，100-120℃下退火處理30-60 min，獲得致密的鈣鈦礦光吸收層。