[發(fā)明專利]薄膜太陽能電池及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN109119492B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設計）人: 謝夢蘭;陸慧;王杰;林劍;駱群;馬昌期
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發(fā)明提供一種薄膜太陽能電池及其制備方法，所述薄膜太陽能電池包括底電極、從下而上依次疊層設置于所述底電極上的空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層、保護層及頂電極，所述頂電極是由溶液法制備得到，所述保護層的材料為具有脂肪胺官能基團的聚合物。本發(fā)明提供的薄膜太陽能電池，一方面，所述保護層可以將溶劑與活性層有效隔離，提高活性層對上層溶劑的抗侵蝕作用，避免了溶劑侵蝕活性層而導致活性層被破壞或者降解，進而導致薄膜太陽能電池的性能下降；另一方面，所述保護層也可以有效阻隔活性層材料與頂電極之間的化學反應，提升薄膜太陽能電池的性能；此外，通過溶液法制備頂電極，能夠降低薄膜太陽能電池的制備成本。

技術領域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術

隨著經濟與人類社會的不斷發(fā)展，能源短缺已經成為阻礙經濟發(fā)展與世界和平的關鍵因素。面對即將到來的能源危機，尋找可替代資源迫在眉睫。其中太陽能因其清潔、儲量大，分布廣泛等優(yōu)點備受關注。對太陽能的利用中，太陽能電池占據了很大比例。在此背景下，開發(fā)新型高效率、低成本太陽能電池引起各國研究者的巨大興趣。新型薄膜太陽能電池，如：有機太陽能電池、染料敏化太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、量子點太陽能電池等，因其可溶液法加工，因而具有工藝簡單、可連續(xù)卷軸工藝生產、成本低等優(yōu)勢，是未來太陽能電池技術的重要成員。

根據現有的文獻報道，目前研究的薄膜太陽能電池的電極主要是通過真空蒸鍍法或磁控濺射法制備。由于真空蒸鍍設備昂貴、耗時，且不適宜大面積太陽能電池的制備，從而導致器件的成本較高，在很大程度上限制了太陽能電池的應用。利用溶液法制備頂電極則可以降低太陽能電池的制備成本，因而具有十分重要的意義。在通過溶液法制備太陽能電池頂電極的過程中，一方面，溶劑會不可避免地發(fā)生滲透，導致活性層發(fā)生分解，破壞太陽能電池器件的結構，嚴重影響太陽能電池器件的效率；另一方面，由于活性層材料可能與金屬發(fā)生化學反應，進而破壞電極，導致太陽能電池器件失效。因而，新型的薄膜太陽能電池器件難以利用溶液法制備頂電極。

發(fā)明內容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種薄膜太陽能電池及其制備方法，能夠提升性能、降低成本。

本發(fā)明提出的具體技術方案為：提供一種薄膜太陽能電池，所述薄膜太陽能電池包括底電極、從下而上依次疊層設置于所述底電極上的空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層、保護層及頂電極，所述頂電極是由溶液法制備得到，所述保護層的材料為具有脂肪胺官能基團的聚合物。

進一步地，所述具有脂肪胺官能基團的聚合物選自聚醚酰亞胺、乙氧基化聚乙烯亞胺、9,9-二辛基芴-9,9-雙(N,N-二甲基胺丙基)芴中的一種。

進一步地，所述活性層的材質為具有鈣鈦礦型結構特征的半導體材料，所述具有鈣鈦礦型結構特征的半導體材料的結構式為ABX₃，其中，A為I價的陽離子、B為II價的陽離子、X為鹵素陰離子。

進一步地，A選自甲基銨陽離子、甲脒鎓陽離子、金屬銫離子中的至少一種，B選自Pb²⁺、Sn²⁺中的至少一種，C選自氯、溴、碘中的至少一種。

進一步地，所述底電極選自金屬電極、金屬氧化物電極、碳電極或聚合物電極中的一種。

進一步地，所述空穴傳輸層選自金屬氧化物、聚合物中的至少一種。

進一步地，所述電子傳輸層選自富勒烯衍生物、金屬氧化物、聚合物中的至少一種。

進一步地，所述頂電極選自納米銅電極、納米銀單極、金屬合金電極、碳電極中的至少一種。

本發(fā)明還提供了一種如上所述的薄膜太陽能電池的制備方法，所述制備方法包括：

提供一底電極；

從下而上依次遠離所述底電極、在所述底電極上沉積形成所述空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層、保護層；