[發明專利]全無機鈣鈦礦鐵電纖維復合結構的太陽能電池及制備方法

有效

• 申請號: 201810817163.7
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN109103280B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 唐路;劉娟;唐旭升;余旭濤;王增梅
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 32204 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙)
• 代理人: 孟紅梅

本發明公開了一種全無機鈣鈦礦鐵電纖維復合結構的太陽能電池及制備方法，該太陽能電池包括基片玻璃、導電層、空穴傳輸層、全無機鈣鈦礦吸光層、鈣鈦礦結構鐵電纖維陣列層、電子傳輸層和電極層；其中，全無機鈣鈦礦吸光層為CsPbBr₃，其設置在空穴傳輸層上，鈣鈦礦結構鐵電纖維陣列層為0.5Ba(Zr_0.8Ti_0.2)O₃?0.5(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃，其設置在全無機鈣鈦礦吸光層上。本發明采用CsPbBr₃全無機鈣鈦礦作為光吸收層，可在空氣中制備，無需提供氮氣等密閉環境，降低了制作成本，且制備的電池具有更好的熱穩定性；采用鈣鈦礦結構的鐵電纖維陣列作為鈣鈦礦吸光層與電子傳輸層之間的過渡層，會加快電池空穴電子對的分離和電子的傳輸速率，從而提高電池的光電轉換效率。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦太陽能電池技術領域，特別涉及一種全無機鈣鈦礦鐵電纖維復合結構的太陽能電池及制備方法。

背景技術

隨著清潔能源的發展，傳統硅基太陽能電池由于其制備工藝的復雜、造價高以及制造過程中的污染和能耗問題，無法滿足市場的需求。因此，研究和發展高效率、低成本的新型太陽能電池十分必要。其中，以鈣鈦礦材料作為光吸收層的鈣鈦礦太陽能電池由于其具有柔性、可大面積制造、優異的光電轉換效率以及成本低廉等受到了廣泛關注。在幾年時間里，柔性鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從3.8％迅速提升到了32％。可見，鈣鈦礦電池是最有前途的新能源之一。

目前在鈣鈦礦電池制備領域中，多采用glass/ITO/電子傳輸層/鈣鈦礦/空穴傳輸層/電極的結構，在傳統鈣鈦礦電池中，由于膜層制備工藝和手法的影響，使得電池容易短路，從而造成電池的光電轉換效率得不到很大的提升，成本也得不到控制，限制了全無機鈣鈦礦太陽能電池的大規模制備與應用，不利于電池的產業化。

鐵電纖維作為近年來熱門的半導體材料，具有優良的電子傳導效率，目前關于其在全無機鈣鈦礦太陽能電池中的應用還鮮有報道。近來，有實驗室合成了鈣鈦礦結構的鐵電纖維，可以加快電子傳輸效率，理論分析證明，這種鐵電纖維和鈣鈦礦材料結合起來可以提高鈣鈦礦層的電子傳輸效率，從而改善全無機鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率。

鈣鈦礦太陽能電池于2009年首次提出，論文(Kojima A,Teshima K,Shirai Y,etal.Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers forphotovoltaic cells[J].Journal of the American Chemical Society,2009,131(17):6050-6051，參考文獻1)。文獻1中研究了光電化學電池中有機-無機鹵化鉛鈣鈦礦化合物CH₃NH₃PbBr₃和CH₃NH₃PbI₃作為可見光敏化劑的光伏功能。其中基于CH₃NH₃PbI₃的太陽能電池的轉換效率達到了3.8％。