本發(fā)明屬于太陽能電池材料與，具體涉及一種電子傳輸層、鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦/硅疊層電池及其制備方法。

背景技術：

1、鈣鈦礦太陽能電池是第三代高效薄膜電池的代表，良好的吸光性、較快的電荷傳輸速率、巨大的開發(fā)潛力，展現(xiàn)了高效率、高柔性和低成本的特性。鈣鈦礦單結電池在實驗室中的最高效率達到了26.1%，逐步接近硅電池最高效率水平27.09%。鈣鈦礦電池與硅電池具有良好的疊層電池匹配度，可通過將寬帶隙的鈣鈦礦電池疊加在窄帶隙的晶硅電池上形成新型的疊層電池，該結構拓寬了太陽能光譜的利用范圍，產(chǎn)生比單結電池更高效率的疊層電池。目前鈣鈦礦/硅疊層電池的實驗室效率已經(jīng)達到了34.6%，距離其理論極限45%還有較大的提升空間。鈣鈦礦太陽能電池和鈣鈦礦/硅疊層電池兼具高轉換效率和低制造成本的優(yōu)勢，有望成為未來光伏產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展的重要方向。

2、反式鈣鈦礦太陽能電池的電子傳輸層一般采用溶液法制備，將富勒烯衍生物pcbm溶解在有機溶劑中，通過旋涂或刮涂等方式沉積到襯底上。由于溶液法制備的pcbm薄膜的能量無序度較大，且對鈣鈦礦上界面的缺陷鈍化能力不足，限制了器件效率。pcbm分子容易在光熱條件下發(fā)生自聚集，降低了器件長期穩(wěn)定性。并且溶液法制備的電子傳輸層無法在絨面硅底電池上均勻覆蓋。因此，有必要研制出具有更好的電子抽取與輸運能力、更低的能量無序度以及更好的穩(wěn)定性的電子傳輸層。

技術實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供一種電子傳輸層、鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦/硅疊層電池及其制備方法。常用的電子傳輸層pcbm是一種含有苯環(huán)和酯基團的分子，酯基團在高溫、光照、水分等條件下容易發(fā)生水解，導致分子結構破壞。而富勒烯c60是由60個碳原子組成的球形分子，其結構非常穩(wěn)定。通過熱蒸發(fā)c60制備電子傳輸層可以解決其穩(wěn)定性以及在疊層電池中均勻覆蓋的問題。

2、本發(fā)明提供的技術方案如下：

3、一種電子傳輸層的制備方法，所述電子傳輸層用于鈣鈦礦太陽能電池和鈣鈦礦/硅疊層電池，通過熱蒸發(fā)富勒烯c60制備電子傳輸層。

4、進一步地，所述的電子傳輸層材料為c60。

5、進一步地，所述的熱蒸發(fā)速率為0.1??/s-10??/s。

6、進一步地，所述的電子傳輸層的厚度范圍為5-50?nm。

7、本發(fā)明還提供了一種鈣鈦礦太陽能電池，包括導電玻璃基底，空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層和金屬電極。

8、進一步地，所述的空穴傳輸層和鈣鈦礦吸收層之間有鈍化層，所述的鈍化層包含meo-2pacz和meo-4pacz中的一種或兩種。

9、進一步地，所述的電子傳輸層和金屬電極之間有空穴阻擋層，所述的空穴阻擋層為bcp，厚度范圍為5-20?nm。

10、本發(fā)明還提供了一種鈣鈦礦/硅疊層電池，所述的電子傳輸層為采用上述技術方案制備的電子傳輸層。

11、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

12、本發(fā)明提供一種電子傳輸層、鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦/硅疊層電池及其制備方法。上述用于鈣鈦礦太陽能電池和鈣鈦礦/硅疊層電池的電子傳輸層的方法，由于采用熱蒸發(fā)c60工藝，提高其穩(wěn)定性，同時解決了疊層電池中電子傳輸層均勻覆蓋的問題。

技術特征：

1.一種電子傳輸層的制備方法，所述的電子傳輸層用于鈣鈦礦太陽能電池和鈣鈦礦/硅疊層電池，其特征在于，電子傳輸層的制備方法為：通過熱蒸發(fā)富勒烯獲得薄膜。

2.根據(jù)權利要求1所述的電子傳輸層的制備方法，其特征在于，所述的電子傳輸層材料為c60。

3.根據(jù)權利要求1所述的電子傳輸層的制備方法，其特征在于，所述的熱蒸發(fā)速率為0.1??/s-10??/s。

4.根據(jù)權利要求1所述的電子傳輸層的制備方法，其特征在于，所述的電子傳輸層的厚度范圍為5-50?nm。

5.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述的太陽能電池結構依次為導電玻璃基底，空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、權利要求1-4任意一項所述的電子傳輸層和金屬電極。

6.根據(jù)權利要求5所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述的空穴傳輸層和鈣鈦礦吸收層之間有鈍化層，所述的鈍化層包含meo-2pacz和meo-4pacz中的一種或兩種。

7.?根據(jù)權利要求5所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述的電子傳輸層和金屬電極之間有空穴阻擋層，所述的空穴阻擋層為bcp，厚度范圍為5-20?nm。

8.一種鈣鈦礦/硅疊層電池，其特征在于，包括權利要求1-4任意一項所述的電子傳輸層制備方法制備的電子傳輸層。

技術總結
本發(fā)明涉及太陽能電池材料與技術領域，具體公開了一種電子傳輸層、鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦/硅疊層電池及其制備方法。一種電子傳輸層的制備方法，所述電子傳輸層用于鈣鈦礦太陽能電池和鈣鈦礦/硅疊層電池，通過熱蒸發(fā)富勒烯C60制備電子傳輸層。由于采用熱蒸發(fā)C60工藝，提高其穩(wěn)定性，同時解決了疊層電池中電子傳輸層均勻覆蓋的問題，有利于大面積生產(chǎn)。

技術研發(fā)人員：劉歡,熊雯靖,朱彥合,白賽
受保護的技術使用者：電子科技大學長三角研究院（湖州）
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/23