[發明專利]一種堿金屬硫氰酸鹽修飾電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202310319004.5
• 申請日: 2023-03-29
• 公開（公告）號: CN116193876A
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 王興濤;趙志國;藺子甄;秦校軍;趙東明;張遲
• 申請（專利權）人: 華能新能源股份有限公司;中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
• 主分類號: H10K30/80
• 分類號: H10K30/80;H10K71/00;H10K85/50;H10K30/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 夏菁

本發明提供了一種堿金屬硫氰酸鹽修飾電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，包括依次層疊設置的導電基底、電子傳輸層、堿金屬硫氰酸鹽修飾層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和電極。本發明采用堿金屬硫氰酸鹽修飾電子傳輸層，一方面堿金屬硫氰酸鹽能夠鈍化電子傳輸層表面缺陷，提高電荷傳輸能力；另一方面，堿金屬硫氰酸能夠擴散進入鈣鈦礦中，提高鈣鈦礦結晶度以及鈣鈦礦與電子傳輸層之間的界面基礎，改善器件的性能與穩定性。實驗結果表明：鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率為18.41～18.83％。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦太陽能電池技術領域，尤其涉及一種堿金屬硫氰酸鹽修飾電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池以其低成本高效率的優勢，成為最具產業化潛力的新型光伏技術。在鈣鈦礦太陽能電池中，鈣鈦礦吸收層與電荷傳輸層之間的界面接觸對于整個太陽能電池器件的性能和穩定性起到至關重要的作用。

常用的電子傳輸層例如二氧化鈦、二氧化錫等本身與鈣鈦礦層結合較弱，而且界面載流子傳輸損耗較大，最終影響了器件的性能和穩定性。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種堿金屬硫氰酸鹽修飾電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，該鈣鈦礦太陽能電池具有較高的光電轉換效率。

本發明提供了一種堿金屬硫氰酸鹽修飾電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，包括依次層疊設置的導電基底、電子傳輸層、堿金屬硫氰酸鹽修飾層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和電極。

在本發明中，所述導電基底選自FTO或ITO導電玻璃，方阻為7～15Ωsq^-1。

在本發明中，所述電子傳輸層為二氧化錫或二氧化鈦；電子傳輸層的厚度為10～30nm。

在本發明中，所述堿金屬硫氰酸鹽選自硫氰酸鈉、硫氰酸鉀和硫氰酸銫中的一種或多種。

在本發明中，所述堿金屬硫氰酸鹽修飾層的厚度為3～10nm。

在本發明中，所述鈣鈦礦吸光層為鹵化物鈣鈦礦，晶體結構為ABX₃，所述A選自有機陽離子或無機陽離子，所述B選自二價金屬離子；所述X為鹵素離子。

在本發明中，所述A選自甲脒離子、甲胺離子或銫離子；

所述B選自鉛離子或錫離子；

所述鹵素離子選自碘離子、溴離子或氯離子。

在本發明中，所述電極為金屬電極、碳電極或石墨電極；

所述電極的厚度為50～150nm。

在本發明中，所述鈣鈦礦吸光層的厚度為200～500nm。

在本發明中，所述空穴傳輸層為Spiro-OMeTAD或PTAA；

所述空穴傳輸層的厚度為100～300nm。

本發明提供了一種上述技術方案所述鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

在導電基底上形成電子傳輸層；

在所述電子傳輸層上形成堿金屬硫氰酸鹽修飾層；

在所述堿金屬硫氰酸鹽修飾層上制備鈣鈦礦吸光層；

在所述鈣鈦礦吸光層上形成空穴傳輸層；

在所述空穴傳輸層上制備電極，得到鈣鈦礦太陽能電池。

在本發明中，所述在所述電子傳輸層上形成堿金屬硫氰酸鹽修飾層具體包括：

將堿金屬硫氰酸鹽溶液涂覆至電子傳輸層上，熱處理；