[發(fā)明專利]一種提高鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定的方法

在審

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• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號: CN113363388A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 刁心峰
• 申請（專利權(quán)）人: 商丘師范學(xué)院
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 重慶市信立達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50230
• 代理人: 任葦

本發(fā)明提供一種提高鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定的方法，所述高鈣鈦礦太陽能電池包括密封薄膜、太陽能電池材料層、隔離層、干燥層，在制備太陽能電池材料層的過程中添加了穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑為銫。通過在太陽能電池表層材料最底層增加性能較好干燥層，干燥層由棉布層和其內(nèi)部填充的高吸水性樹脂組成，棉布層和高吸水性樹脂均可以吸附大量水分，干燥層與太陽能電池材料層之間增加隔離層，隔離層為帶用透水微孔的聚酯薄膜，可以透水，能夠有效使得太陽能電池材料層內(nèi)的水分子滲入到干燥層，同時防止兩層之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而有效控制水分子的進(jìn)入，保持太陽能電池材料層的干燥狀態(tài)，防止氨基與水分子形成氫鍵，達(dá)到提高甲脒基碘鉛化合物的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種提高鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定的方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的短缺和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，將清潔并且可持續(xù)的光能高效轉(zhuǎn)化為太陽能成為科學(xué)家關(guān)注的問題。目前在太陽能電池領(lǐng)域中，以硅為代表的無機(jī)半導(dǎo)體材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，但是其制備成本普遍偏高，生產(chǎn)過程中會對環(huán)境產(chǎn)生污染問題，并且不利于制備成柔性器件，已經(jīng)不能滿足市場要求。

可通過溶液加工，利用roll-to-roll技術(shù)實(shí)現(xiàn)清潔，高效，批量大規(guī)模生產(chǎn)的太陽能電池，是未來技術(shù)發(fā)展的方向。具有代表性的可溶液加工的太陽能電池主要有燃料敏化電池，有機(jī)太陽能電池，量子點(diǎn)敏化電池和有機(jī)-無機(jī)雜化電池。有機(jī)-無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池作為有機(jī)-無機(jī)雜化電池中的重要分支，近年來得到迅猛的發(fā)展。自2009年以來，Miyasaka等人，首先研究了基于CH3NH3PbI3的液體染料敏化太陽能電池(DSC)，功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)約為3.8％，有機(jī)/無機(jī)雜化太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率從3.8％迅速提高到25.5％，已經(jīng)接近硅基太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，而鈣鈦礦太陽能電池不能大規(guī)模商業(yè)化生產(chǎn)的主要原因是電池的穩(wěn)定性差。目前，鈣鈦礦太陽能電池只能在活性條件下工作幾個月，而傳統(tǒng)的硅基電池可以工作25年以上。

如何提高鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性是該領(lǐng)域最重要的問題，弗羅斯特等給出了鈣鈦礦材料降解的原因是中間體的降解是一個吸熱過程，當(dāng)環(huán)境溫度高于150℃時，降解過程將加速，有機(jī)-無機(jī)雜化鈣鈦礦材料在濕熱條件下的不穩(wěn)定性是相當(dāng)普遍的。Jin和Park等分析了FAPbI3(NH2CH＝NH2PbI3)在氧氣環(huán)境中的穩(wěn)定性和增強(qiáng)其穩(wěn)定性的工作機(jī)理，由于甲脒基碘鉛化合物中存在兩個氨基，氨基容易與水分子形成氫鍵，導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的破壞。鈣鈦礦對濕度的敏感性隨氨基數(shù)目的增加而增加，甲胺陽離子雖然能降低相變溫度，但不能解決軌道鉛碘固有的濕度穩(wěn)定性問題。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種提高鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定的方法，解決了由于現(xiàn)有的鈣鈦礦太陽能電池中軌道鉛碘固有的濕度穩(wěn)定性影響鈣鈦礦太陽能電池壽命的問題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種提高鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定的方法，所述高鈣鈦礦太陽能電池包括密封薄膜、太陽能電池材料層、隔離層、干燥層，在制備太陽能電池材料層的過程中添加了穩(wěn)定劑，所述穩(wěn)定劑為銫。

優(yōu)選的，所述密封薄膜覆蓋在太陽能電池材料層的外表面，所述密封薄膜為透明高密度聚乙烯材質(zhì),所述密封薄膜的厚度為0.5mm,所述密封薄膜的透光率不小于85％。

優(yōu)選的，所述太陽能電池材料層為高鈣鈦礦材質(zhì)，所述太陽能電池材料層的制備方法包括溶液結(jié)晶法、氣相結(jié)晶法、固體-氣相結(jié)晶法、固體-液相結(jié)晶法以及固體結(jié)晶法中任意一種方法。

優(yōu)選的，所述隔離層位于太陽能電池材料層與干燥層之間，所述隔離層為帶用透水微孔的聚酯薄膜，所述隔離層的厚度為2.0mm,所述透水微孔的直徑為2.0nm，所述透水微孔的圓心間隔為10nm。

優(yōu)選的，所述干燥層包括外層的棉布層，所述棉布層的內(nèi)部填充有高吸水性樹脂。