利用大晶粒形成來制備高效率鈣鈦礦型太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏器件制備領(lǐng)域，具體涉及一種利用大晶粒形成的方法來提高太陽能電池的效率。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)燃料的消耗以及引起的環(huán)境問題，清潔能源越來越得到大家的重視。太陽能電池的開發(fā)和應(yīng)用具有重要的戰(zhàn)略意義。傳統(tǒng)的硅電池已經(jīng)得到了商業(yè)化，但相對成本過高。染料敏化電池需要電解質(zhì)來傳輸載流子，在制備上有許多限制。有機(jī)小分子或者聚合物電池，雖然電池結(jié)構(gòu)簡單，但穩(wěn)定性還需要進(jìn)一步提高。
[0003]鈣鈦礦型太陽能電池在近幾年在國際上得到迅猛發(fā)展的一種新型電池。鈣鈦礦型材料具有高的載流子迀移率、帶隙較窄且可調(diào)、溶液法制備等特點，使得鈣鈦礦型材料作為吸光層，可以為電池帶來更高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004]目前也有不少專利涉及到這個領(lǐng)域，比如“CN103872248A”介紹了一種省去了電子傳輸層的鈣鈦礦電池的制備方法，又比如“CN104134711A”介紹了低溫下的空氣環(huán)境中溶液法制備電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層的制備工藝。但以上制備工藝中沒有涉及到如何提高吸光層的吸光效率從而提高電池效率的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種利用大晶粒形成來制備高效率鈣鈦礦型太陽能電池的方法。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，其特征在于，包含以下步驟:
1)清潔導(dǎo)電襯底；
2)依次在導(dǎo)電襯底上制備空穴(或電子)傳輸層材料、鈣鈦礦型光伏層材料、電子(或空穴)傳輸層材料和電極材料。
[0007]進(jìn)一步的，如步驟I)所述的導(dǎo)電襯底，其特征在于:
1)常用的透明電極材料如銦錫氧化物(ITO)、氟錫氧化物(FTO)、鋁鋅氧化物(AZO)等長在玻璃或者是柔性塑料襯底上構(gòu)成導(dǎo)電襯底；
2)用清潔劑清洗，而后依次用丙酮、無水乙醇、去離子水進(jìn)行超聲清洗后取出導(dǎo)電襯底，用氮氣吹干可得到實驗所需的干凈的襯底。
[0008]進(jìn)一步的，如步驟2)所述的空穴傳輸層材料，其特征在于:
1)可以起到傳輸空穴的作用并且防止電極(或?qū)щ姵恋?與鈣鈦礦型光伏材料直接接觸的材料；
2)電子傳輸材料可以為一種或多種無機(jī)和/或有機(jī)半導(dǎo)體材料；
3)無機(jī)半導(dǎo)體氧化物，如Ti02、ZnO等，有機(jī)導(dǎo)電材料，如PED0T:PSS，P3HT,PCPDTBT
等;
4)厚度一般為50nm~300nm。
[0009]進(jìn)一步的，如步驟2)所述的鈣鈦礦型光伏層材料，其特征在于:
1)結(jié)構(gòu)為ABX3型的有機(jī)無機(jī)復(fù)合的鈣鈦礦(其中A=CH3順3+等；B=Pb 2+，Sn2+等；X=C1 _，Br_，I_等)；能隙為1.0eV-2.0eV，可以吸收絕大部分的紫外-可見光區(qū)域的光；厚度一般為10nm?200nm ；
2)將AX和BX2按照摩爾比為3:1~0.9:1溶于N，N- 二甲基酰胺(DMF)或者N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液得到黃色的混合溶液，其中AX和BX2的陰離子可以相同也可不同；
3)在旋涂黃色溶液之前，一直將黃色溶液保溫在65~80°C之間，還需要將襯底的溫度維持在170-200 °C之間；
4)將黃色溶液滴在電子傳輸層材料之上，立刻以3500-5000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂1_3秒，而后3-5秒內(nèi)溫度迅速降到約50°C，并且觀察到黃色薄膜變成了深褐色薄膜；
5)通過溫度的處理，可以觀測到具有大晶粒的微觀結(jié)構(gòu)的形成，有助于提高太陽能電池性能。
[0010]進(jìn)一步的，如步驟2)所述的電子傳輸層材料，其特征在于:
O可以起到傳輸電子的作用并且防止電極(或?qū)щ姵恋?與鈣鈦礦型材料直接接觸的材料；
2)電子傳輸層材料可以選擇一種或者多種無機(jī)和/或有機(jī)半導(dǎo)體材料；
3)無機(jī)半導(dǎo)體材料，如NiO、CuO、Cu20、Mo02、V2O5等；有機(jī)半導(dǎo)體材料，如PCBM、PC 71BM、Spiro-MeOTAD 等；
4)厚度一般為50~300nm。
[0011]進(jìn)一步的，如步驟2)所述的電極材料，其特征在于:
1)具有較高功函數(shù)的導(dǎo)電材料，如金、銀、銅、鋁等金屬；
2)通過真空熱蒸發(fā)鍍膜或者導(dǎo)電溶液成膜等方法制備。
[0012]
【附圖說明】
[0013]圖1實施例1的鈣鈦礦型太陽能電池結(jié)構(gòu)。
[0014]圖2實施例1的鈣鈦礦型太陽能電池旋涂在不同溫度襯底之后的光學(xué)圖。左圖為襯底溫度為120°C，可以觀測到小晶粒；右圖為襯底溫度為180°C，可以觀測到大晶粒。
[0015]圖3實施例1的鈣鈦礦型太陽能電池的電流密度-電壓的性能圖像。
[0016]圖4實施例2的鈣鈦礦型太陽能電池在襯底溫度為190°C之后的光學(xué)圖，可以看到較大晶粒形成。
[0017]圖5實施例2的鈣鈦礦型太陽能電池的電流密度-電壓的性能圖像。
[0018]
【具體實施方式】
[0019]根據(jù)本發(fā)明所述技術(shù)方案選取具體實例進(jìn)行說明如下:
實施例1:1)參考圖1，所述的鈣鈦礦型太陽能電池由上而下依次為導(dǎo)電襯底、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層和電極。
[0020]2)將經(jīng)過清潔劑清洗的ITO玻璃，而后依次用丙酮、無水乙醇、去離子水進(jìn)行超聲清洗后取出，用氮氣吹干。
[0021]3)采用溶液旋涂的方法在導(dǎo)電襯底上旋涂PEDOT:PSS，并加熱襯底維持在180°C。
[0022]4)將摩爾比為1:1的CH3NH3I和PblJ^溶解在DMF溶劑中形成黃色混合溶液，并將溫度維持在70°C，而后滴在襯底上，立即以4500rmp轉(zhuǎn)速旋涂3秒，而后自然冷卻至室溫。
[0023]5)同時作為對比試驗，步驟3)中的襯底溫度維持在120°C，再進(jìn)行步驟4)，將黃色混合溶液滴在襯底上旋涂。
[0024]6)分別對步驟4)和步驟5)的鈣鈦礦層上方旋涂PCBM溶液。
[0025]7)在PCBM上面生長鋁電極。
[0026]實施例1中鈣鈦礦層旋涂于襯底溫度為120°C和180°C之后的光學(xué)圖，分別如圖2(a)和(b)所不，可以觀察到小晶粒和大晶