[發明專利]一種基于添加劑提升太陽能電池開路電壓的方法

在審

• 申請號: 202010769481.8
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112038491A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 榮耀光
• 申請（專利權）人: 蘇州旭柔光電科技有限公司
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于添加劑提升太陽能電池開路電壓的方法，該方法是以含鈣鈦礦材料的太陽能電池為對象，具體是向該太陽能電池的鈣鈦礦材料中加入添加劑，所述添加劑為次磷酸銨。本發明通過對添加劑的添加量進行優化調控，與現有技術相比可有效提升太陽能電池的開路電壓，本發明通過向太陽能電池內的鈣鈦礦材料中引入添加劑，可鈍化器件內部缺陷，減少載流子損失，有效地了提升鈣鈦礦太陽能電池開路電壓。本發明工藝簡單、成本低廉、環境友好、具有較高的實用價值，最高可獲得的開路電壓。

技術領域

本發明屬于太陽能電池領域，更具體地，涉及一種基于添加劑提升太陽能電池開路電壓的方法，尤其適用于鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術

太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的綠色新能源，具有廣闊的開發和利用空間。硅太陽電池開發最早、技術成熟、性能穩定、效率較高，在光伏產業市場中占有相當的份額。然而，其生產過程中能耗較高，一定程度上限制了晶硅太陽能電池成本的進一步降低。在眾多的新型太陽能電池中，鈣鈦礦太陽能電池發展迅速，目前已經公證到了與硅基太陽能電池相媲美的25.2%的光電轉化效率，也因此得到國內外的廣泛關注。基于碳電極、無空穴傳輸層的可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池效率較高、連續光照穩定性好、制備工藝簡單、成本較低，顯示出可觀的市場開發前景。然而，器件的開路電壓較低，制約著器件性能的進一步提高。電壓的提升策略包括：改善器件填充與改善界面接觸，減少器件中缺陷和載流子損失；改善間隔層絕緣性能，減小復合；優化器件結構，引入空穴傳輸層等。

本發明針對該類器件開路電壓較低的問題提出了解決方案，利用簡單易操作的添加劑策略，鈍化器件內部缺陷，減少載流子損失，有效地了提升鈣鈦礦太陽能電池開路電壓。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明的目的在于提供一種基于添加劑提升太陽能電池開路電壓的方法，其中通過對添加劑的具體種類等進行改進，以次磷酸銨作為添加劑，并優選對添加劑的添加量進行控制，與現有技術相比可有效提升太陽能電池的開路電壓，本發明通過向太陽能電池內的鈣鈦礦材料中引入添加劑，可鈍化器件內部缺陷，減少載流子損失，有效地了提升鈣鈦礦太陽能電池開路電壓。本發明工藝簡單、成本低廉、環境友好、具有較高的實用價值，尤其適用于可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池，最高可獲得1.06 V的開路電壓。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種基于添加劑提升太陽能電池開路電壓的方法，其特征在于，該方法是以內部包含有鈣鈦礦材料的太陽能電池為對象，具體是向該太陽能電池的鈣鈦礦材料中摻雜添加劑，所述添加劑為次磷酸銨。

作為本發明的進一步優選，所述添加劑為次磷酸銨，所述添加劑的添加量為0.25mol～0.5 mol每1mol鈣鈦礦材料。

作為本發明的進一步優選，所述鈣鈦礦材料優選為有機無機雜化的鈣鈦礦材料，更優選為碘鉛甲胺或碘鉛甲脒。

按照本發明的另一方面，本發明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）在襯底上依次制備透明導電層、電荷傳輸層、絕緣層和碳電極，獲得空白器件；其中所述絕緣層和所述碳電極層均具有介孔結構，所述電荷傳輸層具有介孔結構或平板結構；

（2）將次磷酸銨添加劑加入到鈣鈦礦材料的前驅液中，攪拌均勻，獲得澄清透明的摻雜前驅液；

（3）將所述步驟（2）得到的所述摻雜前驅液填充到所述步驟（1）制得的所述空白器件中，靜置，退火后即可得到開路電壓提升的鈣鈦礦太陽能電池。

作為本發明的進一步優選，所述步驟（2）得到的所述摻雜前驅液中，所述添加劑為次磷酸銨，所述添加劑與所述鈣鈦礦材料兩者的摩爾比為（0.25～0.5）：1。

作為本發明的進一步優選，所述步驟（2）中，所述鈣鈦礦材料的前驅液所采用的溶劑為GBL、DMF、DMSO的一種或多種。