[發明專利]一種基于三元無機體型異質結薄膜的太陽電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710993375.6
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107732014B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 齊娟娟;王命泰;董超;趙秋原
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 郎海云

本發明公開了一種基于三元無機體型異質結薄膜的太陽電池的制備方法。在玻璃襯基上依次沉積有ITO陽極、三元無機體型異質結薄膜、有機共軛聚合物PCPDTBT薄膜、PEDOT:PSS薄膜、Au陰極。電池具有0.62?0.65V的高開路電壓和300?850nm的寬光譜響應范圍；在大氣環境和室溫條件下，當整個太陽電池的光活性層處于光照狀態時，器件的轉換效率達到6.08%。本發明中，電池材料和器件的制備方法簡便，對設備要求低，適合大規模應用，在光伏材料和低價太陽電池器件等領域具有很大的應用價值。

技術領域：

本發明涉及太陽電池領域，確切地說是一種基于三元無機體型異質結薄膜的太陽電池及其制備方法。

背景技術：

將太陽能轉化成電能，實現光伏發電，是一種利用綠色可再生能源的重要方式。太陽電池是通過捕獲光能最終將其轉換成為電能的一種器件體系，是光伏發電系統中的關鍵裝置。探求新型材料體系，降低電池成本，提高電池的效率和穩定性，已成為太陽電池研究和光伏產業發展面臨的主要挑戰。

太陽電池的光活性層是光吸收和自由電荷產生的區域，通常由n-型半導體和p-型半導體組成的異質結體系構成，對電池的光電轉換過程有決定性作用，是太陽電池的關鍵材料部分。將n-型一維無機納米棒(或線)陣列與p-型無機半導體薄膜復合，得到的是無機體型異質結薄膜材料體系；以此類無機體型異質結薄膜為關鍵的光電轉換功能膜層制備的體型異質結太陽電池中，p-型材料的功能主要充當光吸收材料和電子給體，而陣列的作用主要是提供電子受體和電子傳輸通道(Nanotechnology 2014，25，065401；Phys.StatusSolidi RRL 2014，12，971-975；Phys.Chem.Chem.Phys.2015，17，12328-12339；Sci.Rep.2016，6，35300；Synth.Met.2016，222，42-65)。這種體型異質結太陽電池，在結構與性能上具有很多優勢。首先，納米結構陣列提供穩定有序的電子傳輸通道，使光生電子沿著取向生長的納米陣列直接輸運到收集電極上，從而減少電荷的復合；其次，在這種復合結構中，既可以獲得較大的p/n材料界面或電荷分離界面的面積，提高了載流子的利用效率；再者，預先生長在襯基上的陣列可保持p/n材料界面和電荷傳輸通道在三維空間的穩定分布，進而使得電池具有較好的結構與性能穩定性。