[發(fā)明專利]一種柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池及其制備方法

在審

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• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114242896A
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常晶晶;林珍華;狄佳鈺;蘇杰;胡趙勝;郭興;周龍;張進成;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;H01L31/18;H01L31/072;H01L31/0336
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 崔瑞迎

本發(fā)明屬于薄膜太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池及其制備方法，包括柔性襯底、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層、金屬電極層和封裝層，在柔性襯底上依次超聲噴涂制備電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和金屬電極層，然后對電極層進行固化封裝，形成封裝層，即制得柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池；其制備方法包括：S1、襯底預(yù)處理；S2、電子傳輸層；S3、鈣鈦礦層；S4、空穴傳輸層；S5、電極層；S6、柔性光伏的封裝層，完成太陽能電池的制備。本發(fā)明采用全無機銫鉛溴鈣鈦礦材料，以超聲噴涂的方式制備的柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池，在保證高效率性能的同時，實現(xiàn)了隨著環(huán)境變化產(chǎn)生的可恢復(fù)式變色。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄膜太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型的太陽能電池，具有將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕墓δ埽捎玫娜芤悍ㄒ子谥苽洌蓸O大降低其生長成本。由于其低溫溶液工藝可與印刷工藝相結(jié)合，可制備具有輕、薄特性的鈣鈦礦柔性太陽能電池。近幾年，隨著社會對能源需求的快速發(fā)展，太陽能電池成為了不可或缺的一部分，鈣鈦礦材料在太陽能電池領(lǐng)域中應(yīng)用的高速增長，必然有著非常大的需求和市場。但鈣鈦礦太陽能電池的應(yīng)用還是在局限于剛性襯底上的小面積器件，限制了器件的商業(yè)化應(yīng)用范圍。

XudongYang等作者在其發(fā)表的論文“Thermochromic halide perovskite solarcells”(Nature Materials,vol.17,pp.261-267,2018)中公開了一種可熱致變色的鹵化物鈣鈦礦太陽能電池。該鹵化物鈣鈦礦雖然在傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池優(yōu)點基礎(chǔ)上，采用旋涂方法制備了CsPbI_3-xBr_x薄膜，形成了結(jié)構(gòu)為glass/FTO/NiO_x/CsPbI_3-xBr_x/ZnO/Al or ITO的垂直型器件，可實現(xiàn)利用熱驅(qū)動、水分介導(dǎo)對低功率輸出的透明非鈣鈦礦相(可見透明度81.7％)和高功率輸出的深顏色鈣鈦礦相(可見透明度35.4％)進行可逆轉(zhuǎn)變。但是，該方法仍然存在的不足之處是，由于未對制備方法進行提升，鈣鈦礦太陽能電池的效率仍有提升空間，其剛性襯底也無法實現(xiàn)商業(yè)上的大面積應(yīng)用。

BryanA.Rosales等作者在其發(fā)表的論文“Reversible multicolor chromism inlayered formamidinium metal halideperovskites”(Nature Communications,vol.11,pp.5234,2020)中公開了一種多色變色的有機鹵化物鈣鈦礦薄膜。該鹵化物鈣鈦礦薄膜采用Ruddlesden-Popper相的FA_n+1PbnX_3n+1材料，利用該二維超晶格材料具有量子阱厚度可調(diào)的性質(zhì)，從而實現(xiàn)了薄膜顏色多色可調(diào)的性能。但是，該工作的不足之處是，Ruddlesden-Popper相的鈣鈦礦材料制備為鈣鈦礦太陽能電池時的能量轉(zhuǎn)換效率不高，無法在兼顧可恢復(fù)式變色的性能的同時，保持較高的能量轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池及其制備方法，利用對熱和濕度敏感的全無機銫鉛溴鈣鈦礦材料，其具有擴散長度長、吸收系數(shù)大、載流子壽命長等優(yōu)異的光學(xué)和電學(xué)性能，作為光吸收層制備大面積柔性薄膜，以超聲噴涂的方式制備柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池，在保證高效率性能的同時，實現(xiàn)了隨著環(huán)境變化產(chǎn)生的可恢復(fù)式變色，可用于綠色建材、光伏儲能及智能家居領(lǐng)域。

本發(fā)明的第一個目的是提供一種柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池，包括襯底、電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層、電極層和封裝層，在襯底上依次噴涂電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層和電極層，然后對電極層進行固化封裝，形成形成封裝層，即制得柔性可恢復(fù)式變色薄膜太陽能電池；

所述鈣鈦礦層為CsPbBr₃薄膜層。