[實用新型]一種基于雙空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池

有效

• 申請號: 202320819469.2
• 申請日: 2023-04-07
• 公開（公告）號: CN219478460U
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 程楓;劉祖剛;姚鑫
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H10K30/86
• 分類號: H10K30/86;H10K30/10;H10K30/50;H10K85/60
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種基于雙空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，依次在FTO導電玻璃上沉積PEDOT：PSS空穴傳輸層、TAPC空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光層、PCBM電子傳輸層和Ag金屬電極。本實用新型在PEDOT：PSS空穴傳輸層和鈣鈦礦吸光層中間旋涂一層HOMO能級介于PEDOT：PSS空穴傳輸層和鈣鈦礦吸光層之間的環己基二[N,N(4?甲基苯基)苯胺](TAPC)空穴傳輸層，厚度為3?7nm。本實用新型的優點在于所述TAPC空穴傳輸層的HOMO能級為?5.4eV，介于HOMO能級為?5.0eV的PEDOT：PSS空穴傳輸層與HOMO能級為?5.5eV的鈣鈦礦吸光層之間。可以有效改善PEDOT：PSS空穴傳輸層與鈣鈦礦吸光層之間的電荷傳遞，減少開路電壓損耗，提高器件效率。

技術領域

本實用新型涉及太陽能電池技術領域，特別是涉及一種基于雙空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術

近年來，有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的功率轉換效率迅速提高，從2009年的3.8％提高到目前的25.7％。平面反型鈣鈦礦太陽能電池由于其可忽略的器件磁滯和低溫燒結工藝而受到廣泛的關注。

在鈣鈦礦太陽能電池中，電子傳輸層和空穴傳輸層的材料的選擇顯著影響其對鈣鈦礦吸光層電荷的提取和傳輸能力。PEDOT：PSS作為一種應用廣泛的空穴傳輸材料，具有高可見光透射率、良好的溶液可加工性和對鈣鈦礦前體溶液的優異潤濕性等優點，但由于PEDOT：PSS空穴傳輸層的HOMO能級(-5.0eV)與鈣鈦礦吸光層的HOMO能級(-5.5eV)不匹配，以PEDOT：PSS作為空穴傳輸層的器件往往具有較大的開路電壓損耗，導致器件性能下降。

目前PTAA、P3HT等材料被用于與PEDOT：PSS組成雙空穴傳輸層，但這些材料都具有極強的疏水性，浸潤性非常差，導致鈣鈦礦薄膜無法覆蓋，嚴重影響器件的制備。因此，許多研究致力于找尋能級介于鈣鈦礦吸光層和PEDOT：PSS空穴傳輸層之間的材料，以減小界面間的能級差，提高鈣鈦礦吸光層的薄膜質量，從而制備高轉換效率以及高穩定性的鈣鈦礦太陽能電池。

發明內容

本實用新型為了減小PEDOT：PSS空穴傳輸層與鈣鈦礦吸光層之間的能級差，提供一種基于雙空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽能電池自下而上依次包括FTO透明導電襯底、PEDOT：PSS空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光層，PCBM電子傳輸層、Ag金屬電極，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽能電池還包括HOMO能級介于PEDOT：PSS空穴傳輸層與鈣鈦礦吸光層之間的TAPC空穴傳輸層。

進一步地，所述透明導電襯底的材料為FTO導電襯底，所述空穴傳輸層的材料為PEDOT：PSS，所述鈣鈦礦吸光層的材料為FAPbI₃，所述電子傳輸層的材料為PCBM，所述金屬電極的材料為Ag。

進一步地，所述TAPC空穴傳輸層通過旋涂法沉積在所述PEDOT：PSS空穴傳輸層上。

進一步地，所述PEDOT：PSS空穴傳輸層的厚度為10-20nm，所述鈣鈦礦吸光層的厚度為400-600nm，所述PCBM電子傳輸層的厚度為20-40nm，所述Ag金屬電極的厚度為100-150nm。

進一步地，所述TAPC空穴傳輸層的厚度為3-7nm。

與現有技術相比，本實用新型在PEDOT：PSS空穴傳輸層和鈣鈦礦吸光層之間旋涂一層TAPC作為能級緩沖的空穴傳輸層，TAPC的HOMO能級(-5.4eV)介于PEDOT：PSS空穴傳輸層的HOMO能級(-5.0eV)與鈣鈦礦吸光層的HOMO能級(-5.5eV)之間，可以有效改善PEDOT：PSS空穴傳輸層與鈣鈦礦吸光層之間的電荷傳遞，從而減少由于能級差而造成的開路電壓損耗。根據本實用新型制備的平面反式鈣鈦礦太陽電池具有更高的開路電壓與短路電流，提高了器件的光電轉換效率。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的一種基于雙空穴傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池的結構示意圖；