[發明專利]一種基于不銹鋼箔基底的柔性鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202011475582.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112599679A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉生忠;王立坤;杜敏永;王輝;曹越先;王開;焦玉驍;段連杰;孫友名;姜簫
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L51/00;H01L51/48
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周瑩;李馨

本發明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池，采用不銹鋼箔作為柔性基底，器件從ITO透明電極面入光。柔性電池結構由下至上依次為不銹鋼箔柔性基底、電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層、緩沖層和透明電極。電子傳輸層材料為SnO₂、TiO₂或ZnO；鈣鈦礦吸光層材料為CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbI_3?xCl_x、(FAPbI₃)_1?x(MAPbBr₃)_x、(CsFAMA)PbI_3?xBr_x或(CsFAMA)PbI_3?xCl_x，鈣鈦礦吸光層厚度為300?500nm；空穴傳輸層材料為Spiro?OMeTAD、PTAA或PEDOT:PSS；緩沖層的材料為NPB、MoO_x或NiO_x。本發明采用柔韌性好的不銹鋼箔作為柔性基底，采用透光率高、方阻小的ITO作為透明電極，并在空穴傳輸層和透明電極之間沉積緩沖層來改善界面接觸、保護空穴傳輸層，從而制備柔性鈣鈦礦太陽能電池，克服了目前剛性鈣鈦礦太陽能電池厚重、體積大、不能彎折、不便于隨身攜帶等問題。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體而言，尤其涉及一種基于不銹鋼箔基底的柔性鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術

隨著煤炭、石油和天然氣等非可再生資源日益枯竭，可持續、環境友好型能源備受關注，其中光伏產業發展迅猛。當前，新能源特別是太陽能電池成為國內外研究關注的一個熱點。傳統的硅電池相對來說成本過高，染料敏化電池在制備技術上有很多限制，而有機太陽能電池雖然電池結構簡單但是穩定性極差，所以它們在工業化上還存在很多問題。鈣鈦礦太陽能電池自2009年第一次報道以來，以其超低成本溶液法制備工藝而受到研究人員的青睞，能量轉換效率由最初的3.8％提升到了24.2％，隨著研究的不斷深入，電池的效率極有可能超過目前發展成熟的單晶硅太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池從最初的需要一層多孔層支架再到后來可以直接做成薄膜電池，在工業化生產上也具有非常大的應用前景。同時，采用的旋轉涂布溶液法工藝與卷對卷大批量制備方法兼容，也為產業化做了極好的鋪墊。

隨著5G時代的到來，萬物互聯成為未來發展趨勢，因此開發柔性便攜式太陽能電池也成為光伏產業的研究重點。有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池因其具有高效、低成本、可柔性制備的特性，成為當今最具有商業化應用前景的光伏技術。雖然鈣鈦礦太陽能電池有諸多優點，但基于剛性基底的電池具有重量大、不能彎折等問題；此外，界面接觸問題也是制約鈣鈦礦太陽電池性能的因素之一。

發明內容

本發明的目的在于根據現有技術的不足，提供一種柔性鈣鈦礦太陽能電池及制備方法，采用不透明襯底，器件從ITO透明電極面入光。本發明制備工藝簡單、低溫、低成本，可工業化大規模生產柔性太陽能電池器件。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種柔性鈣鈦礦太陽能電池，所述電池的結構由下至上依次為不銹鋼箔基底、電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層、緩沖層和透明電極。

進一步地，不銹鋼箔基底厚度為50-250μm；電子傳輸層厚度為5-50nm；鈣鈦礦吸光層厚度為300-500nm；空穴傳輸層厚度為50-300nm；緩沖層厚度為5-50nm；透明電極厚度為100-300nm。

進一步地，電子傳輸層的材料為SnO₂、TiO₂或ZnO；