[發(fā)明專利]基于纖維素修飾空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810047126.2
• 申請日: 2018-01-18
• 公開（公告）號: CN108232016B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閔永剛;劉澤;唐亞楠;惠志清;崔岱麒;鄧云愷
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發(fā)明是一種基于纖維素修飾空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，在下層透明電極與上層電極層之間夾有五層功能層，其特征在于：所述五層功能層由下到上依次為空穴傳輸層，纖維素界面修飾層、鈣鈦礦活性層及電子傳輸層、緩沖層，所述空穴傳輸層、纖維素界面修飾層、鈣鈦礦活性層及電子傳輸層全部通過低溫溶液法制備成膜。本發(fā)明在鈣鈦礦太陽能電池的空血傳輸層與鈣鈦礦活性層之間加入一薄層纖維素薄膜，纖維素可改善氧化鎳表面浸潤性，易于形成連續(xù)均勻的鈣鈦礦薄膜，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率從12.52提高到13.37，提高了6.8%，重復(fù)性好，成本低，具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，具體的說是涉及一種基于纖維素修飾空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術(shù)

隨著重工業(yè)的日益發(fā)達(dá)，煤炭石油等不可再生資源頻頻告急，能源問題日益成為國際社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，加之對不可再生資源的不當(dāng)使用，環(huán)境問題愈發(fā)嚴(yán)重，人類生存受到極大威脅。太陽能等環(huán)保可再生資源日益受到人類關(guān)注，太陽能電池是人類社會(huì)應(yīng)對能源枯竭危機(jī)、解決環(huán)境污染問題的重要途徑。

太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。它只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流，但是鈣鈦礦薄膜太陽能電池由于其薄膜厚度、材料特征以及制備工藝的限制，其厚度通常在幾百納米左右，在一定程度上制約了其對可見光的吸收，制約了其電流密度的提高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于纖維素修飾空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，在傳統(tǒng)的鈣鈦礦太陽能電池活性層與空穴傳輸層間引入了一層纖維素修飾層，目的是改善氧化鎳表面浸潤性，得到連續(xù)均勻的鈣鈦礦薄膜，提高鈣鈦礦活性層的吸光能力，提高鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明是一種基于纖維素修飾空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，在下層透明電極與上層電極層之間夾有五層功能層，其特征在于：所述五層功能層由下到上依次為空穴傳輸層，纖維素界面修飾層、鈣鈦礦活性層及電子傳輸層、緩沖層，所述空穴傳輸層、纖維素界面修飾層、鈣鈦礦活性層及電子傳輸層全部通過低溫溶液法制備成膜。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述下層透明電極層包括氟摻雜的氧化錫、銦摻雜的氧化錫、銀納米線、碳納米管或石墨烯。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述空穴傳輸層為氧化鎳，空穴傳輸層的厚度為5納米到40納米。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述纖維素界面修飾層為甲基纖維素、乙基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙二醇或聚環(huán)氧乙烷中的一種，所述纖維素界面修飾層的厚度為2-10納米。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述鈣鈦礦活性層為CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbBr₃、CH₃NH₃PbCl₃、CH₃NH₃PbI_x Br_3-x、CH₃NH₃PbI_xCl_3-x中的一種，根據(jù)溶液配置方式不同，x取值在1到3之間，鈣鈦礦活性層的厚度為300納米到600納米。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述電子傳輸層包括PC₆₀BM，PC₇₀BM，ICBA以及富勒烯衍生物，所述電子傳輸層的厚度為30納米到120納米。

本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于：所述緩沖層為bcp，所述緩沖層的厚度為10納米。