[發(fā)明專利]一種高分子基趨光鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810271092.5
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108520920B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張青紅;戚佳斌;侯成義;王宏志;李耀剛
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 上海泰能知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 黃志達(dá);魏峯

本發(fā)明涉及一種高分子基趨光鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，包括依次層疊的高分子基襯底、對電極、空穴傳輸層、吸光層、電子傳輸層和工作電極；其中，高分子基襯底為雙向拉伸聚丙烯PP與低密度聚乙烯LDPE復(fù)合薄膜；吸光層為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)雜化CH₃NH₃PbI₃光伏材料。本發(fā)明的太陽能電池不需要復(fù)雜的動力設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)趨光運(yùn)動，甚至達(dá)到轉(zhuǎn)向吸收更多陽光的目的，具有較高應(yīng)用價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高分子基趨光鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

太陽能由于其易獲取、發(fā)電過程外泄信號低、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，成為各國環(huán)保專家追捧的重要對象，受到越來越廣泛重視。太陽能發(fā)電技術(shù)作為一項(xiàng)技術(shù)革新，這幾年已經(jīng)逐漸在各個領(lǐng)域嶄露頭角。

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。鈣鈦礦電池是一類新興的太陽能電池，主要利用具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)ABX₃(A＝CH₃NH₃⁺等；B＝Pb²⁺，Sn²⁺等；X＝Cl^-，Br^-，I^-等)的光伏材料來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，具有原材料來源廣泛、制作工藝簡單、價格低、可制成柔性電池等優(yōu)點(diǎn)。由于實(shí)際應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜多變，因此研制能夠感知外界環(huán)境的能源獲取裝置具有實(shí)際意義。

美國為了在太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域保持全球領(lǐng)先，制定了一個從2020到2030年涉及能源和環(huán)境領(lǐng)域的長遠(yuǎn)規(guī)劃。在太陽跟蹤系統(tǒng)研究方面，文獻(xiàn)“Exposition A.Developmentof a device to track the motion of the sun[J].AIAA Space 2001Conference andExposition,2001,8:4721”設(shè)計(jì)了一個基于虛擬儀器LabVIEW的太陽跟蹤器，此跟蹤裝置使用成正方形排列的太陽能電池和兩個步進(jìn)電機(jī)控制跟蹤太陽，如果兩個對稱光電池的測量值不同，則控制電機(jī)做相應(yīng)旋轉(zhuǎn)。文獻(xiàn)“Adaptive sun tracking algorithm for incidentenergy maximization and efficiency improvement of PV panels[J].RenewableEnergy,2011,36(10):2623-2626”采用一種新的自適應(yīng)數(shù)字信號處理和控制算法，通過調(diào)整太陽能電池板的高度角和方位角來優(yōu)化太陽能跟蹤系統(tǒng)的的輸出功率。

以上太陽能跟蹤系統(tǒng)都是基于復(fù)雜的機(jī)械裝置及計(jì)算機(jī)算法調(diào)控來實(shí)現(xiàn)，本身需要消耗一定能量，且不利于微小化、自適應(yīng)化的智能應(yīng)用。若能利用材料本身趨光性，實(shí)現(xiàn)光能采集與太陽追蹤一體化設(shè)計(jì)，則能大幅提高光能采集效率，并使太陽能電池快速適應(yīng)外部環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高分子基趨光鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，該鈣鈦礦太陽能電池不需要復(fù)雜的動力設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)趨光運(yùn)動，甚至達(dá)到轉(zhuǎn)向吸收更多陽光的目的，進(jìn)而有效提高鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，具有較高應(yīng)用價值。

本發(fā)明的一種高分子基趨光鈣鈦礦太陽能電池，包括依次層疊的高分子基襯底、對電極、空穴傳輸層、吸光層、電子傳輸層和工作電極；其中，高分子基襯底為雙向拉伸聚丙烯PP與低密度聚乙烯LDPE復(fù)合薄膜；吸光層為具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的有機(jī)無機(jī)雜化CH₃NH₃PbI₃光伏材料。

所述高分子基襯底的厚度為20～200μm，透過率為75～95％。

所述對電極為金，厚度為10～500nm。

所述空穴傳輸層為Spiro-MeOTAD，厚度為3～60nm。

所述吸光層的厚度為30～600nm。