[發明專利]一種鈣鈦礦電池

有效

• 申請號: 202011556032.1
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112786788B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 解俊杰;徐琛;李子峰;吳兆;靳金玲
• 申請（專利權）人: 隆基綠能科技股份有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 趙娟

本發明提供了一種鈣鈦礦電池，涉及太陽能光伏技術領域。該鈣鈦礦電池采用碳化硅襯底，以石墨烯層作為下電極，并采用富勒烯基電子傳輸層，再通過依次設置的鈣鈦礦層、空穴傳輸層和上電極形成完整的鈣鈦礦電池，從而在鈣鈦礦電池中構建“碳化硅/石墨烯/富勒烯”結構，由于石墨烯層通過在碳化硅襯底的一側外延生長得到，因此，“碳化硅/石墨烯”界面處的缺陷結構少；而“石墨烯/富勒烯”界面兩側均為碳材料，具有相似且優異的電荷傳輸性能，且界面處可以形成穩定的化學鍵，避免了膜層由于晶格失配產生應力和缺陷的問題，有效減少界面復合，提升電子收集效率，從而提高電池的能量轉化效率。

技術領域

本發明涉及太陽能光伏技術領域，特別是涉及一種鈣鈦礦電池。

背景技術

鈣鈦礦電池為薄膜電池，在制備過程中，通常以襯底材料為基礎，依次制備各層薄膜結構，其中，襯底材料常用鍍有透明導電薄膜的玻璃或高分子薄膜，如FTO(Fluorine TinOxide，氟摻雜氧化錫)玻璃、ITO(Indium Tin Oxide，銦摻雜氧化錫)玻璃、AZO(AluminumZinc Oxide，)玻璃、ITO-PET(Polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)薄膜、ITO-PEN(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，聚萘二甲酸乙二醇酯)薄膜。

但是，由于各層薄膜承擔的功能不同，其材料屬性、晶格常數、膨脹系數等各方面參數差異較大，使得鈣鈦礦電池在制備時各功能層間界面處的結構缺陷較多，從而導致嚴重的載流子界面復合，影響電池的能量轉換效率。如，以“玻璃/FTO/TiO₂(二氧化鈦)/鈣鈦礦/Spiro-OMeTAD(2,2',7,7'-Tetrakis-9,9'-spirobifluorene，2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴)/Ag(銀)”結構的鈣鈦礦電池為例，其中，Spiro-OMeTAD為有機薄膜，柔性較高，可與上下層較好適配，而“玻璃/FTO/TiO₂/鈣鈦礦”為無機薄膜，各層界面處易由于晶格失配產生應力、缺陷，影響電池效率。

發明內容

本發明提供一種鈣鈦礦電池，旨在減少鈣鈦礦電池各功能層間界面處的缺陷結構，降低載流子的界面復合，提升鈣鈦礦電池的能量轉化效率。

第一方面，本發明實施例提供了一種鈣鈦礦電池，該鈣鈦礦電池包括碳化硅襯底，以及在所述碳化硅襯底的一側依次層疊的石墨烯層和富勒烯基電子傳輸層，所述石墨烯層通過在所述碳化硅襯底的一側外延生長得到；

所述鈣鈦礦電池還包括所述富勒烯基電子傳輸層遠離所述石墨烯層的方向上依次設置的鈣鈦礦層、空穴傳輸層和上電極。

可選地，所述富勒烯基電子傳輸層包括富勒烯或富勒烯衍生物形成的單層膜，或富勒烯和富勒烯衍生物組合成的多層復合膜。

可選地，所述富勒烯包括C₆₀、C₇₀、C₇₆、C₇₈、C₈₀和C₈₄中的至少一種。

可選地，所述富勒烯衍生物包括1',1',4',4'-四氫-二[1,4]甲烷萘[1,2:2',3',56,60:2',3'][5,6]富勒烯-C60、[6,6]-苯基C61丁酸甲酯、[6,6]-苯基C71丁酸甲酯、C60摻雜聚甲基丙烯酸甲酯、C70摻雜聚甲基丙烯酸甲酯、C60吡咯烷三羧酸、N,2-二苯基[60]富勒烯吡咯烷中的至少一種。

可選地，所述石墨烯層的厚度為0.1nm～10nm；

所述富勒烯基電子傳輸層的厚度為1nm～500nm。

可選地，所述鈣鈦礦電池還包括至少一層功能層，所述功能層用于調節能級匹配和界面勢壘，所述功能層位于以下至少一個位置：