[發明專利]一種使用多功能透明電極的太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201710868169.2
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107658387A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 秦校軍;田鴻翔;趙志國;鄔俊波
• 申請（專利權）人: 中國華能集團公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H01L51/52
• 分類號: H01L51/52;H01L51/50;H01L51/56
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種使用多功能透明電極的太陽能電池，其特征在于，包括：

氧化錫薄膜層(102)，同時作為電極層與電子傳輸層；

金屬電極層(108)；

以及設置在氧化錫薄膜層(102)和金屬電極層(108)之間的鈣鈦礦活性層(104)。

2.根據權利要求1所述使用多功能透明電極的太陽能電池，其特征在于，所述氧化錫薄膜層(102)厚度10-100nm；所述金屬電極層(108)為金層、銀層、鋁層或鉑層，厚度為40-100nm；所述鈣鈦礦活性層(104)結構為(RNH₃)AX_nY_3-n，其中R為烴基；A為Pb或Sn；X和Y為Cl、Br或I；n為0-3的實數，厚度約為300-500nm。

3.根據權利要求1所述使用多功能透明電極的太陽能電池，其特征在于，還包括設置在鈣鈦礦活性層(104)和金屬電極層(108)之間的空穴傳輸層(106)。

4.根據權利要求5所述使用多功能透明電極的太陽能電池，其特征在于，所述空穴傳輸層(106)為與鈣鈦礦活性層(104)材料能級相匹配的有機、無機材料層，厚度約為100nm。

5.權利要求1所述使用多功能透明電極的太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，制備氧化錫薄膜層(102)；

步驟2，在氧化錫薄膜層(102)上依次制備鈣鈦礦活性層(104)、空穴傳輸層(106)和金屬電極層(108)。

6.根據權利要求5所述使用多功能透明電極的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述氧化錫薄膜層(102)采用原子沉積、氣相沉積、磁控濺射或旋涂方法進行制備。

7.根據權利要求6所述使用多功能透明電極的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述氧化錫薄膜層(102)采用旋涂方法進行制備的步驟如下：

將直徑1-10nm的氧化錫納米粒子懸浮液直接作為旋涂液，在玻璃基底上以1000-4000rpm，20-60s的旋涂參數進行不同厚度氧化錫層的制備。

8.根據權利要求6所述使用多功能透明電極的太陽能電池的制備方法，其特征在于，利用卷對卷制備工藝進行大規模生產得到柔性的氧化錫薄膜層(102)。

9.根據權利要求5所述使用多功能透明電極的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦活性層(104)采用旋涂法、氣相沉積、磁控濺射或者卷對卷工藝進行制備；所述金屬電極層(108)采用熱蒸發、磁控濺射、原子沉積、激光沉積或卷對卷工藝進行制備。

10.根據權利要求5所述使用多功能透明電極的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦活性層(104)采用卷對卷工藝進行制備，步驟為：將活性材料的漿料通過狹縫涂布、刮刀涂布、絲網印刷、凹版印刷、噴墨涂布或噴墨印刷等方法制備形成；其中，若選用刮刀涂布方法，則其溶劑為DMF，將鈣鈦礦配成質量分數為20-25％的漿料，刮刀涂布速度為15-35mm/s，涂布溫度為室溫；刮刀與基底間距為50μm；涂布后經氮氣中120-140℃退火20-40分鐘，得到厚度約為300-500nm的鈣鈦礦活性層(104)；

所述空穴傳輸層(106)采用刮刀涂布方法進行制備，步驟為：以PEDOT：PSS(AI 4083)水溶液為漿料，用異丙醇按照1：3配比稀釋，刮刀涂布速度為15-35mm/s，涂布溫度為45-70℃，刮刀與基底間距為50μm；涂布后經氮氣中80-100℃退火10-20分鐘，得到厚度約為100nm的空穴傳輸層(106)。

所述金屬電極層(108)采用卷對卷工藝進行制備，步驟為：將導電金屬電極材料的漿料通過狹縫涂布、刮刀涂布、絲網印刷、凹版印刷、噴墨涂布、噴墨印刷等方法制備形成；其中，若選用刮刀涂布方法，則使用材料為商品化銀納米線溶膠，溶劑為異丙醇，濃度25g/L，銀納米線直徑約100nm，長度50-100μm，刮刀涂布速度為15-35mm/s，涂布溫度為室溫；刮刀與基底間距為50μm；涂布后經氮氣中70-90℃退火10-20分鐘，得到厚度約為40-100nm的金屬電極層(108)。