[發明專利]鈣鈦礦型太陽能電池及其PEDOT:PSS層的修飾方法

有效

• 申請號: 201711281995.3
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN107946466B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 范建東;李紅亮;李聞哲;麥耀華;馬云平;張翠苓;劉沖
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳

本發明公開了一種鈣鈦礦型太陽能電池及其PEDOT:PSS層的修飾方法。該鈣鈦礦型太陽能電池包括FTO/ITO層、PEDOT:PSS層、吸光層、電子傳輸層、BCP層和電極層；其中，所述鈣鈦礦型太陽能電池的空穴傳輸層被修飾。構成修飾層的材料選自氨基酸、硫醇和弱堿性金屬氧化物中的至少一種。該類修飾材料可以，增加電子注入效率，提高鈣鈦礦的穩定性，并且能夠有效的抑制FAI的鈣鈦礦黃相的產生，材料價格低廉，操作方法簡便，容易控制，為鈣鈦礦太陽能電池的界面行為的研究提供了新的思路。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦太陽能電池領域，涉及一種鈣鈦礦型太陽能電池及其PEDOT:PSS層的修飾方法。

背景技術

21世紀以后，經濟和社會快速發展，人類對能源的需求越來越大，能源問題已經成為了關系人類生存的重要問題。然而，傳統的化石燃料(煤、石油、天然氣)正因不斷大量消耗而日趨枯竭?？稍偕履茉吹拈_發有助于緩解世界能源和環境的壓力，新型能源中太陽能取之不盡、用之不絕，規?；们鍧?、可再生的太陽能對于全面解決能源和環境問題有著非常重要的意義。近年來，在太陽能有效利用方面，光伏利用發展最快且最具發展潛力。

太陽能電池可以把光能直接轉化為電能，太陽能電池的開發是利用太陽能最有效的途徑之一。太陽能電池體積小，移動方便，使用起來不受地域的限制。我們既可以把太陽能電池做成大規模的發電站，實現并網發電，又可以很方便地用較少的電池組件地給偏遠地區用戶提供生活電能，或者給移動通訊設備提供電力保障。目前，在市場上占據主導地位的太陽能電池主要是單晶硅和多晶硅太陽能電池，這兩種電池的生產技術比較成熟，電池的光電轉換效率較高，穩定性好(使用壽命都在15年以上)。傳統光伏技術的發電成本盡管近年來降低很快，但仍高于火力發電成本2-3倍。未來僅僅依靠傳統光伏技術的優化改進，能否實現規模化應用，仍存在巨大的技術難度和不確定性。因此，從根本上改變能源消費結構，開發成本更加低廉、原料更加豐富、環境更為友好、工作原理完全不同的新一代光伏技術才是解決這些問題的關鍵。

2012年，真正意義上的鈣鈦礦太陽能電池光伏技術出現，其效率記錄提升的速度十分迅猛，被《Science》評選為2013年十大科學突破之一。這種新型的有機--無機復合的太陽能電池—鈣鈦礦太陽能電池以其成本低廉，制備簡便的特點引起了人們的廣泛關注。它也被認為是一種很有應用前途的太陽能的技術。

2012年8月，N.G.Park與M.等人合作，在TiO₂介孔層(m-TiO2)上使用CH₃NH₃PbI₃作為光捕獲劑，并用固態空穴傳輸材料2，2'，7，7'-四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9'-螺二芴2，2’，7，7’-tetrakis(N，N-p-dimethoxy-phenylamino)-9，9’-spirobifluorene，spiro-OMeTAD)(代替液態電解質，制備出結構為:FTO/TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/spiro-OMeTAD/Au的固態電池，獲得9.7％的光電轉換效率。

2015年12月，瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的M.和A.Hagfeldt教授帶領的研究團隊研發出新型鈣鈦礦太陽能電池，認證效率達到21.0％，打破世界紀錄。