[發明專利]一種柔性太陽能電池器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202110135648.X
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112968130B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 鄭毅帆;史亦灃;張國棟;邵宇川;朱新富;邵建達
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所;鈣鈦能源科技（上海）有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/00;H01L51/48
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

本發明公開了一種柔性太陽能電池，其特征在于：該結構從下到上依次為襯底、透明導電陽極ITO、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層、金屬陰極；其中，所述襯底為聚(偏二氟乙烯?六氟丙烯)PVDF?HFP，屬于一種柔性透明非導電聚合物。該襯底具有光透過性高、輕薄、耐彎折、耐腐蝕、耐高溫等優異特性，適合應用于柔性太陽能電池器件的制備。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種一種柔性太陽能電池器件及其制備方法。

背景技術

隨著科技進步，傳統能源的用量日漸枯竭，新型替代能源的開發成為全世界面臨的迫切需要解決的難題。除了風能、潮汐能、地熱，太陽能以其取之不盡、安全性高、污染量低等特點，成為最受關注的新型能源。其中，鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型低廉高效的光伏技術，在近年來備受關注。鈣鈦礦太陽能電池自2009年日本科學家Miyasaka首次報導以來，短短的幾年內，其光電轉換效率便由3.8％上升至25.2％，比肩硅電池效率記錄。因此，鈣鈦礦太陽能電池成為可再生能源領域研究的重點與熱點，有望成為下一代清潔能源的中流砥柱。

然而，實驗室制備的鈣鈦礦太陽能電池，通常采用處理方便的剛性襯底以降低實驗過程的復雜度。但剛性襯底具有不可彎曲、厚度大、重量重等缺點，無法應用于類似車頂、燈具等非平面場景。隨著納米技術及納米光電子技術的極速發展，電子元器件面向小型化、集成化發展的趨勢日益增加，對柔性電子器件的需求也與日俱增。目前，最廣泛應用的柔性襯底為PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)。其具有成本低、質量輕、耐水的特點。然而耐熱性差、光穩定性不足等致命缺點也使其無法服務于未來柔性輕薄電子器件的能源供應。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種柔性太陽能電池器件及其制備方法，該器件采用柔性透明襯底PVDF-HFP，具有優異的光熱穩定性、高透光性、耐高溫的特點，能實現柔性輕薄太陽能電池的應用需求。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種柔性太陽能電池，其特點在于：該結構從下到上依次為襯底、透明導電陰極ITO、空穴傳輸層、活性層、電子傳輸層、金屬陽極，所述襯底為柔性透明非導電聚合物PVDF-HFP。

襯底采用刮涂方法制備，包括以下步驟：

1)取PVDF-HFP粉末溶解于丙酮；

2)在玻璃基板上采用刮涂方式制備PVDF-HFP薄膜；

3)將基板采用熱退火的方式進行退火；

4)將PVDF-HFP薄膜與玻璃基板分離；

5)將分離的PVDF-HFP薄膜置于烤箱中烘干，形成襯底。

作為優選，所述PVDF-HFP的濃度為10～50mg/ml。

作為優選，所述刮涂方式的刮刀距基底高度為100～500μm。

作為優選，所述刮涂方式的刮涂速度為10～100mm/s。

作為優選，所述熱退火溫度范圍為60～100℃。

作為優選，所述分離薄膜溶劑包括水、乙醇、異丙醇等醇類溶液。

作為優選，所述襯底厚度為1～100μm。

一種柔性太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

1)將襯底和透明導電陰極ITO組成基板，并將基板進行清洗，清洗后用氮氣吹干；

2)在透明導電陰極ITO表面旋轉涂覆、刮涂、印刷或噴涂的方式制備空穴傳輸層，并將所形成的薄膜進行退火，或采用真空蒸鍍法蒸鍍NiO_X制備空穴傳輸層；