[發(fā)明專利]能量轉(zhuǎn)換效率較高、壽命較長的光伏電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810914877.X
• 申請日: 2017-05-23
• 公開（公告）號: CN108807690B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊美鳳;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 吳彬
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了能量轉(zhuǎn)換效率較高、壽命較長的光伏電池，包括ITO導(dǎo)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(gè)依次層疊的m?MTDATA/F16CuPc異質(zhì)結(jié)所組成。本發(fā)明能夠顯著提高鈣鈦礦光伏電池的工作壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為能量轉(zhuǎn)換效率較高、壽命較長的光伏電池。

背景技術(shù)

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(chǎn)業(yè)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(jīng)達(dá)到將近20％。鈣鈦礦太陽能電池是近幾年來發(fā)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(jié)構(gòu)核心是具有鈣鈦礦晶型(ABX3)的有機(jī)金屬鹵化物吸光材料。在這種鈣鈦礦ABX3結(jié)構(gòu)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(shù)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(jié)構(gòu)CH3NH3PbI3不僅可以實(shí)現(xiàn)對可見光和小部分近紅外光的吸收，而且所產(chǎn)生的光生載流子不易復(fù)合，能量損失小，這是鈣鈦礦型太陽能電池能夠?qū)崿F(xiàn)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(jīng)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(yīng)用的一個(gè)重要原因。鈣鈦礦電池壽命低下的一個(gè)方面的原因是電池工作時(shí)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(tǒng)的鈣鈦礦太陽能電池使用ITO、FTO導(dǎo)電玻璃作為電極，電池工作時(shí)，太陽光經(jīng)過導(dǎo)電玻璃到達(dá)電池的內(nèi)部。雖然，絕大多數(shù)的深紫外和中紫外光被導(dǎo)電玻璃所吸收，但是部分近紫外光仍然能夠到達(dá)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(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦光吸收層材料分解變性或者老化，從而導(dǎo)致鈣鈦礦太陽能電池壽命的降低。因此，如何避免紫外光進(jìn)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(fā)明內(nèi)容

為解決背景技術(shù)中紫外光對鈣鈦礦電池壽命影響的問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，包括ITO導(dǎo)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(jìn)一步的,所述的紫外光屏蔽層形成在ITO導(dǎo)電玻璃基底之上；所述的紫外屏光蔽層由N個(gè)依次層疊的m-MTDATA/F16CuPc異質(zhì)結(jié)所組成。

進(jìn)一步的,所述的m-MTDATA/F16CuPc異質(zhì)結(jié)中m-MTDATA的厚度為2-5nm，F(xiàn)16CuPc的厚度為2-5nm。

進(jìn)一步的,所述的紫外光屏蔽層中m-MTDATA/F16CuPc異質(zhì)結(jié)個(gè)數(shù)N的數(shù)值范圍為10-30的整數(shù)。

進(jìn)一步的,所述的ITO導(dǎo)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(jìn)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(yōu)選厚度30-100nm。

進(jìn)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(yōu)選厚度200-600nm。

進(jìn)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(yōu)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(yōu)選厚度20-100nm。

進(jìn)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(yōu)選為Ag或者Al，優(yōu)選厚度為100-1000nm。