[發(fā)明專利]一種纖維型鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810652521.3
• 申請日: 2018-06-22
• 公開（公告）號: CN108878655A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄒德春;董斌;陳補鑫;簡蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京協(xié)同創(chuàng)新研究院
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君;陳征

本發(fā)明涉及一種纖維型鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法與應(yīng)用，該太陽能電池，以作為電極的鈦絲為中心，在其徑向方向上從內(nèi)向外依次包括：作為電極的鈦絲，二氧化鈦致密層，二氧化鈦多孔層，鈣鈦礦晶體層，空穴傳輸層，以及作為對電極的薄層金。本發(fā)明制得的纖維型鈣鈦礦太陽能極大的提升的能量轉(zhuǎn)換效率(可高達9％)，并且可以較為容易地進行大尺寸制備，為進一步應(yīng)用在可穿戴設(shè)備、智能家居等領(lǐng)域提供有效的保障。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效大尺寸的纖維型鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

在可穿戴設(shè)備快速發(fā)展的今天，對于便攜式的能源供應(yīng)設(shè)備也提出了更高的要求。目前最常見的能源供應(yīng)方式是使用鋰電池嵌入在可穿戴設(shè)備中，但卻需要面對時常充電的煩惱。如果能夠?qū)⑻柲茈姵氐入娔墚a(chǎn)生設(shè)備集成到可穿戴設(shè)備中，或者編織到衣物中，再配合鋰電池或超級電容器等儲能設(shè)備，就能夠?qū)崿F(xiàn)全天候不間斷的工作。而無論是集成到可穿戴設(shè)備中，還是編織到衣物中，纖維型的柔性太陽能電池都是最為理想的器件形態(tài)，因此發(fā)展纖維型太陽能電池是目前一個迫切的需求。

在各種太陽能電池技術(shù)中，鈣鈦礦太陽能電池是近幾年的一顆新星。一方面，鈣鈦礦太陽能電池的制備方法簡單，對機器設(shè)備要求不高，成本較低；而與此同時，還擁有可以與硅太陽能電池相比肩的能量轉(zhuǎn)化效率，目前平面型鈣鈦礦太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率最高已經(jīng)可以達到22％。因此，鈣鈦礦材料是制備纖維型太陽能電池的理想材料，并且全固態(tài)的結(jié)構(gòu)也有利于后期的封裝和長期的使用。但是由于纖維曲面成膜與平面成膜差別很大，獲得的鈣鈦礦晶體膜層普遍質(zhì)量較差，其他功能層也存在嚴(yán)重的缺陷，因而目前器件效率仍然處于一個較低的水平。

中國專利公布號CN 104009105 A公開了一種線狀鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，其使用不銹鋼絲為一個電極，最后包裹透明碳納米管柵作為另一個電極，制備同軸的線狀鈣鈦礦太陽能電池。中國專利公布號申請公布號CN 105047822 A公開了一種柔性纖維狀鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，其使用兩根碳納米管纖維分別作為工作電極和對電極相互纏繞組裝成柔性纖維狀鈣鈦礦太陽能電池。但它們得到的纖維型鈣鈦礦太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率都只有3％左右，還不能較好地滿足市場需求。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高效大尺寸的纖維型鈣鈦礦太陽能電池及其的制備方法。本發(fā)明得到的纖維型鈣鈦礦太陽能極大的提升的能量轉(zhuǎn)換效率(可高達9％)，并且可以較為容易地進行大尺寸制備，為進一步應(yīng)用在可穿戴設(shè)備、智能家居等領(lǐng)域提供有效的保障。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種纖維型鈣鈦礦太陽能電池，以作為負極的金屬鈦絲為中心，在其徑向方向上從內(nèi)向外依次包括：所述作為負極的金屬鈦絲，二氧化鈦致密層，二氧化鈦多孔層，鈣鈦礦晶體層，空穴傳輸層，以及作為對電極的薄層金。

進一步地，所述鈦絲的橫截面可根據(jù)需要制成所需的形狀，例如圓形或近似圓形、橢圓形、方形、多邊形或不規(guī)則形狀等，優(yōu)選為圓形或近似圓形。

進一步地，所述鈦絲的橫截面為圓形或近似圓形，其直徑為200-300μm，優(yōu)選為250μm。

進一步地，所述二氧化鈦致密層、二氧化鈦多孔層、鈣鈦礦晶體層、空穴傳輸層、薄層金的厚度分別為50-100nm、200-400nm、300-500nm、100-200nm、10-20nm。

進一步地，所述二氧化鈦致密層可直接由作為電極的金屬鈦絲原位電加熱而制得。通過控制加熱溫度、時間可以制備出不同厚度的二氧化鈦致密層。

進一步地，所述二氧化鈦多孔層可通過在所述二氧化鈦致密層上涂覆二氧化鈦膠體而制得。通過控制二氧化鈦膠體濃度、涂覆溫度、涂覆時間、涂覆次數(shù)以及涂覆時轉(zhuǎn)速等條件可以制備出不同厚度的二氧化鈦多孔層。