[發明專利]一種以Mo-二氧化錫作為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202010510530.6
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111668377B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 劉向陽;趙曉偉;牛晨;丁恒川
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/48;H01L51/42;B82Y40/00;B82Y30/00;B82Y10/00
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 張麗

本申請公開了一種以Mo?SnO₂作為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，所述太陽能電池的制備過程如下：（1）在潔凈ITO電極上沉積Mo?SnO₂電子傳輸層；（2）在Mo?SnO₂電子傳輸層上沉積NH₄Cl/KCl界面修飾層；（3）將P123共聚物引入到(FAMA)CsPbIBr體系中；（4）在NH₄Cl/KCl界面修飾層上沉積(FAMA)CsPbIBr光敏層；（5）在光敏層上沉積Spiro?OMeTAD空穴傳輸層；（6）在Spiro?OMeTAD空穴傳輸層上蒸鍍Au對電極。所制備太陽能電池平均光電轉換效率已達22.83%，最高光電轉換效率已超過22.97%，且呈現出良好的光照穩定性。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種以Mo-二氧化錫作為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術

太陽能電池是大規模利用太陽能轉化為電能的重要技術基礎，發展太陽能電池是緩解經濟發展與能源及環境之間矛盾的“綠色”新技術，其中，晶硅太陽能電池在轉換效率和制備成本等方面均取得了顯著進展，并已占據了絕大部分應用市場。目前，太陽能電池研究呈現出以下幾個新方向：1.開發與晶硅電池匹配的頂電池或底電池，構建理論效率超過33%的疊層電池；2.開發柔性、輕質、多彩等新型電池，實現與晶硅電池互補，滿足不同市場應用需求；3.探索新的光敏材料(簡單、無毒、低成本、高豐度等)、制備新型太陽能電池。對于光伏領域研究新熱點，有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池在器件性能方面取得了顯著提升，且已超過半導體化合物太陽能電池最高效率(如CdTe、CuInGaSn等)。鈣鈦礦材料具有簡單、廉價、溶液可加工特性，表明該薄膜太陽能電池技術可替代現有光伏技術、實現低成本開發。近年來，鈣鈦礦太陽能電池在基本結構、工作原理、組分取代、形貌優化、結晶改善、界面鈍化、電子/空穴傳輸層、全無機鈣鈦礦、無鉛/少鉛鈣鈦礦以及商業化探索等方面均取得了突破性進展，其光電轉換效率已從3.8%快速提升到25.2%，這些研究為深入探索鈣鈦礦太陽能電池、促進其商業化奠定了良好的實驗和理論基礎。

然而，現有鈣鈦礦太陽能電池多基于介孔TiO₂和納米SnO₂為電子傳輸層，TiO₂和SnO₂導電性差、電子遷移率較低，嚴重影響了鈣鈦礦太陽能電池性能。通過低溫溶液法制備新型電子傳輸層材料，提高薄膜電子傳輸特性，促進光生電荷高效萃取，改善鈣鈦礦太陽能電池性能，并實現鈣鈦礦太陽能電池規?；苽洌龠M鈣鈦礦太陽能電池快速商業化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以Mo-二氧化錫作為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，該方法制備簡單、原料儲備豐富、應用范圍廣，基于全低溫溶液過程、可規?；苽?，安全環保。不但可以提高電子傳輸層電子傳輸特性以及鈣鈦礦太陽能電池光電轉換效率，還可以探索鈣鈦礦太陽能電池規?；苽?，為鈣鈦礦太陽能電池快速商業化探索實驗條件和關鍵技術。

基于上述目的，本發明采取如下技術方案：

一種以Mo-SnO₂作為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括如下步驟(電子傳輸層在空氣環境下完成，其余制備過程均在手套箱中完成)：

（1）在潔凈ITO電極上沉積Mo-SnO₂電子傳輸層，具體過程為：將Mo-SnO₂水分散溶液用去離子水稀釋，添加氨水調節pH值為9-10，利用旋涂法將調pH值后的Mo-SnO₂水分散溶液沉積在潔凈ITO電極上，120 ℃下退火30 min，即可得到Mo-SnO₂電子傳輸層；

（2）在Mo-SnO₂電子傳輸層上沉積NH₄Cl/KCl作為界面修飾層；