[發(fā)明專利]一種提高鈣鈦礦太陽電池全光譜穩(wěn)定性的界面工程方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010772076.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN112071985B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余學(xué)功;杭鵬杰;謝江生;楊德仁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發(fā)明公開了一種通過界面工程提高鈣鈦礦太陽能電池全光譜光穩(wěn)定性的方法，所涉及的器件結(jié)構(gòu)從下至上分別為透明導(dǎo)電玻璃、電子傳輸層、界面層、鈣鈦礦活性層、空穴傳輸層和金屬電極層，通過在電子傳輸層和鈣鈦礦活性層之間引入界面層，界面層由富勒烯或富勒烯衍生物與鄰菲羅啉衍生物混合組成，鄰菲羅啉衍生物與富勒烯或富勒烯衍生物的質(zhì)量比為1:5～15。界面層阻止電子傳輸層在光照下催化分解鈣鈦礦活性層的同時(shí)，增強(qiáng)了界面層本身的穩(wěn)定性，從而大幅度提高了鈣鈦礦太陽能電池的全光譜光穩(wěn)定性，并且由于其鈍化鈣鈦礦表面缺陷的作用，電池的能量轉(zhuǎn)換效率也得以提升，遲滯現(xiàn)象得以減緩。本發(fā)明方法極大地促進(jìn)了鈣鈦礦太陽能電池邁向商業(yè)化。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明所屬鈣鈦礦光伏領(lǐng)域，具體涉及一種提高鈣鈦礦太陽電池全光譜穩(wěn)定性的界面工程方法。

背景技術(shù)

有機(jī)-無機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦以其吸光性強(qiáng)、載流子遷移率高、本征載流子壽命長(zhǎng)、低溫可加工性等優(yōu)良特性，作為溶液處理和低成本光伏材料而受到廣泛關(guān)注。但是，鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性還遠(yuǎn)未達(dá)到工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

目前，在高效率的鈣鈦礦太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)中，往往采用金屬氧化物如TiO₂和SnO₂作為電子傳輸層，然而由于其在光照(紫外部分尤為顯著)下的光催化作用，使鈣鈦礦極易被分解，且該降解就發(fā)生在電子傳輸層和鈣鈦礦之間的界面，大大影響了其光照穩(wěn)定性。為了減弱該破壞作用，本發(fā)明介紹了一種高鈣鈦礦太陽電池全光譜穩(wěn)定性的界面工程方法，通過在電子傳輸層和鈣鈦礦活性層之間制備一層有機(jī)界面層，在很大程度上緩解了界面復(fù)合，減少了滯后現(xiàn)象，更重要的是，電池的全光譜光穩(wěn)定性顯著提升。本發(fā)明為提高鈣鈦礦太陽能電池的全光譜光穩(wěn)定性提供了一種基本途徑，對(duì)促進(jìn)低成本、光穩(wěn)定性良好的鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于公開一種提高鈣鈦礦太陽能電池全光譜光穩(wěn)定性的方法，在很大程度上緩解了界面復(fù)合，減少了滯后現(xiàn)象，電池的全光譜光穩(wěn)定性顯著提升。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種提高鈣鈦礦太陽能電池全光譜光穩(wěn)定性的方法，所述鈣鈦礦太陽能電池的器件結(jié)構(gòu)從下至上分別為：透明導(dǎo)電玻璃、電子傳輸層、鈣鈦礦活性層、空穴傳輸層和金屬電極層。在電子傳輸層和鈣鈦礦活性層之間插入一層8～15nm界面層，所述界面層由富勒烯或富勒烯衍生物與鄰菲羅啉衍生物混合組成，鄰菲羅啉衍生物與富勒烯或富勒烯衍生物的質(zhì)量比為1:5～15。

進(jìn)一步地，所述的透明導(dǎo)電玻璃為ITO或FTO透明導(dǎo)電玻璃，

進(jìn)一步地，ITO或FTO透明導(dǎo)電玻璃的方塊電阻為8～15Ω，透光率為85～90％，玻璃的厚度為1～2mm，ITO或FTO的厚度為150～300nm。

進(jìn)一步地，所述的電子傳輸層為氧化錫或氧化鈦納米晶薄膜，厚度為30～50nm。

進(jìn)一步地，所述富勒烯或富勒烯衍生物為C₆₀、PCBM等。所述鄰菲羅啉衍生物為BCP、Bphen等。

進(jìn)一步地，所述的鈣鈦礦活性層為MAPbI₃或(FAPbI₃)_0.95(MAPbBr₃)_0.05，其厚度為500～1000nm。

進(jìn)一步地，所述的空穴傳輸層材料為spiro-OMeTAD，厚度為100～200nm。

進(jìn)一步地，所述的金屬電極層材料為金或銀，其厚度為80～140nm。

本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述的一種提高鈣鈦礦太陽能電池全光譜光穩(wěn)定性的方法制備的全光譜光穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池。

進(jìn)一步地，鈣鈦礦太陽能電池的制備包括以下步驟：

步驟一：清洗透明導(dǎo)電玻璃。