[發明專利]一種復合電子傳輸層鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202010724491.X
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111785835A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 朱衛東;柴文明;張春福;陳大正;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了一種復合電子傳輸層鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，依次在處理好的FTO導電玻璃襯底上制備復合電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、空穴傳輸層和電極，得到鈣鈦礦太陽能電池。本發明在SnO₂前驅體溶液中摻入C₃N₄來改善能帶結構和鈍化電荷缺陷，提高了載流子在界面處的分離能力和電子傳輸能力，相比較SnO₂/ALD?TiO₂電子傳輸層，本發明鈣鈦礦太陽電池電池的開路電壓得到了提升，從而提升了光電轉換效率。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦光伏技術領域，具體涉及到一種新型復合電子傳輸層， 可以增強鈣鈦礦太陽能電池的載流子分離和電子傳輸。

背景技術

在過去的十年時間里，鈣鈦礦太陽電池取得了飛速進展，有機-無機雜化鈣 鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從3.8％提升到了25.2％，基本和業界常用的硅 基太陽能電池的最高效率持平，同時因其較長的載流子擴散長度、帶隙可調節、 制備工藝簡單等諸多優點，引起了光伏器件領域的研究熱潮。在鹵化物鈣鈦礦 太陽電池中，電子傳輸層起著電荷分離、電子傳輸和阻擋空穴的作用，也會影 響鈣鈦礦薄膜的微觀結構。目前，TiO₂是在鈣鈦礦太陽電池中最廣泛使用的電 子傳輸材料，SnO₂、ZnO和Zn₂SnO₄等材料被證明在鈣鈦礦太陽電池中也是可 以作為電子傳輸層的。由于SnO₂出色的電荷提取能力、高載流子遷移率、優異 的透光率、低溫可加工性和適合的能帶結構，因此大多數雜化鹵化物鈣鈦礦太 陽電池中都是用SnO₂作電子傳輸層。基于此情況，一些研究工作也將SnO₂電 子傳輸層引入全無機鈣鈦礦太陽電池，與TiO₂電子傳輸層相比，制備在SnO₂電子傳輸層上的電池表現出較差的性能，尤其是光電轉換效率和開路電壓比較 低。一般而言，電荷載流子的輻射復合和非輻射復合可能會使鈣鈦礦太陽電池 的開路電壓降低。前者主要發生在光吸收薄膜中，而后者主要由電池的界面能 帶結構失配造成。因此，改善光吸收薄膜的質量并促進界面能帶對準來提高開 路電壓和轉換效率，提升鈣鈦礦太陽電池的性能，通過這兩種途徑來協同提升電池的性能是一個巨大的挑戰。因此，尋求合適和簡單的方法改性SnO₂電子傳 輸層，對進一步優化鈣鈦礦電池性能和穩定性，推進其商業化進程非常重要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是SnO₂電子傳輸層與鈣鈦礦光吸收層之間的界面 和能帶失配問題，提供了一種基于新型復合電子傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制 備方法，本發明制備的鈣鈦礦太陽電池電池的開路電壓得到了提升，從而提升 了光電轉換效率。

為達到上述目的，本發明是通過下述方案來實現的。

本發明一種復合電子傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，清洗導電玻璃襯底：將導電玻璃襯底超聲清洗；

步驟2，將清洗過的導電玻璃襯底放在UV-zone中處理；

步驟3，制備復合電子傳輸層：

1)按照質量比1：1將SnO₂、C₃N₄和去離子水混合分散攪拌均勻，獲得SnO₂和C₃N₄混合前驅體溶液；

2)將SnO₂和C₃N₄混合前驅體旋涂在處理好的FTO導電玻璃襯底上，退火， 得到致密的SnO₂和C₃N₄混合層；