[發明專利]光伏電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201810914850.0
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN108807686B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 廣東威陽科技有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44
• 代理公司: 杭州聚邦知識產權代理有限公司 33269
• 代理人: 彭友誼

本發明公開了光伏電池及其制備方法，包括ITO導電玻璃基底、紫外光屏蔽層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子傳輸層和反射電極組成；所述的紫外屏光蔽層由N個依次層疊的m?MTDATA/F16CuPc異質結所組成。本發明能夠顯著提高鈣鈦礦光伏電池的工作壽命。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體為光伏電池及其制備方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池由于其成本低，性能好，制備簡單收到科研以及產業界的高度重視。鈣鈦礦材料從2009年用于太陽能電池，到目前效率已經達到將近20％。鈣鈦礦太陽能電池是近幾年來發展非常迅速的低成本薄膜太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池結構核心是具有鈣鈦礦晶型(ABX3)的有機金屬鹵化物吸光材料。在這種鈣鈦礦ABX3結構中，A為甲胺基(CH3NH3)，B為金屬鉛原子，X為氯、溴、碘等鹵素原子。目前在高效鈣鈦礦型太陽能電池中，最常見的鈣鈦礦材料是碘化鉛甲胺(CH3NH3PbI3)，它的帶隙約為1.5eV，消光系數高，幾百納米厚薄膜就可以充分吸收800nm以下的太陽光。而且，這種材料制備簡單，將含有PbI2和CH3NH3I的溶液，在常溫下通過旋涂即可獲得均勻薄膜。上述特性使得鈣鈦礦型結構CH3NH3PbI3不僅可以實現對可見光和小部分近紅外光的吸收，而且所產生的光生載流子不易復合，能量損失小，這是鈣鈦礦型太陽能電池能夠實現高效率的根本原因。

雖然碘化鉛甲胺鈣鈦礦太陽能電池效率已經獲得了較高的提升，但是鈣鈦礦電池的工作壽命低下仍然是限制其應用的一個重要原因。鈣鈦礦電池壽命低下的一個方面的原因是電池工作時紫外光的照射。紫外光對鈣鈦礦材料具備極大的破壞左右。傳統的鈣鈦礦太陽能電池使用ITO、FTO導電玻璃作為電極，電池工作時，太陽光經過導電玻璃到達電池的內部。雖然，絕大多數的深紫外和中紫外光被導電玻璃所吸收，但是部分近紫外光仍然能夠到達電池的鈣鈦礦光吸收層，照射到鈣鈦礦光吸收層之上，引起有機無機雜化鈣鈦礦光吸收層材料分解變性或者老化，從而導致鈣鈦礦太陽能電池壽命的降低。因此，如何避免紫外光進入電池鈣鈦礦光吸收層，從而提高電池的壽命，具有重要的意義。

發明內容

為解決背景技術中紫外光對鈣鈦礦電池壽命影響的問題，本發明提供如下技術方案：

基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，包括ITO導電玻璃基底、紫外光屏蔽層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子傳輸層和反射電極組成。

進一步的,所述的紫外光屏蔽層形成在ITO導電玻璃基底之上；所述的紫外屏光蔽層由N個依次層疊的m-MTDATA/F16CuPc異質結所組成。

進一步的,所述的m-MTDATA/F16CuPc異質結中m-MTDATA的厚度為2-5nm，F16CuPc的厚度為2-5nm。

進一步的,所述的紫外光屏蔽層中m-MTDATA/F16CuPc異質結個數N的數值范圍為10-30的整數。

進一步的,所述的ITO導電玻璃基底的方塊電阻小于10歐姆，可見光透過率大于80%。

進一步的,所述的空穴傳輸層形成在紫外光屏蔽層上；所述的空穴傳輸層包括NiO、spiro-OMeTAD、PEDOT：PSS，P3HT，PCDTBT，PTB7，MoOx，grapheneoxide，NiOx，WO3，V2O5，；所述的空穴傳輸層優選厚度30-100nm。

進一步的,所述的鈣鈦礦光吸收層形成在空穴傳輸層上；所述的鈣鈦礦光吸收層為甲胺鉛碘多晶膜；所述的鈣鈦礦光吸收層優選厚度200-600nm。

進一步的,所述的電子傳輸層形成在鈣鈦礦光吸收層上；所述的電子傳輸層優選為PC60BM，PC70BM，ICBA，C60以及其它富勒烯衍生物；所述的電子傳輸層優選厚度20-100nm。

進一步的,所述的反射電極形成在電子傳輸層上；所述的反射電極優選為Ag或者Al，優選厚度為100-1000nm。