一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池的制作方法
【專利摘要】一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池，涉及太陽能電池。自下至上依次設(shè)有透明導(dǎo)電玻璃襯底、等電子傳輸層、光吸收鈣鈦礦材料層、導(dǎo)電聚合物背電極層。透明導(dǎo)電玻璃襯底的厚度可為100～1000nm。等電子傳輸層的厚度可為20～180nm。光吸收鈣鈦礦材料層的厚度可為200～400nm。導(dǎo)電聚合物背電極層的厚度可為60～150nm。以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池中采用低溫制作的導(dǎo)電聚合物為背電極，不需要使用Ag、Au等金屬電極，不需要蒸鍍，同時(shí)也不需要像碳電極那樣高溫?zé)Y(jié)，工藝簡(jiǎn)單，制造成本低，易于大批量制作。
【專利說明】一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及太陽能電池，特別是涉及一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太 陽能電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源消耗越來越多，其中像石油資源越來越少，能源問題必 將會(huì)成為今后的一個(gè)重大問題。太陽能為可再生資源，且具有取之不盡用之不竭的特點(diǎn)，因 此太陽能電池的發(fā)展具有重要的意義。但是現(xiàn)今的太陽能電池要不光電轉(zhuǎn)換效率低，要不 成本太高。目前，硅太陽能電池具有較高的效率，但是在制備過程中需高溫、高真空，成本非 常高。有機(jī)聚合物太陽能電池具有成本較低、無毒、制備容易、可大面積柔性制造等特點(diǎn)，但 其光電轉(zhuǎn)換效率還較低。
[0003] 鈣鈦礦型太陽能電池，為光伏領(lǐng)域的一個(gè)新成員，其吸光材料是基于有機(jī)-無機(jī) 雜化的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)（最常見的為CH 3NH3PbI3)的半導(dǎo)體材料，吸光范圍寬，且自身具有高的 載流子迀移率及較長(zhǎng)的載流子壽命，光生電子和空穴能夠迀移較長(zhǎng)的距離，有利于其被外 電路收集形成電流，因而電池能夠獲得高的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0004] 目前，基于 鈦礦型電池通常米用 Ag(Perovskite solar cells with a planar heterojunction structure prepared using room-temperature solution processing techniques，Dianyi Liulj &Timothy L. Kel Iylj Nature Photonics，2014,8:133 - 138.)、Au (Squential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells，Julian Burschkaj Norman Pellet, Soo-Jin Moon,Robin Humphry-Bakerj Peng Gao, Mohammad K. Nazeeruddin， &Michael Gr __atzel，Nature 2013,499:316-319.)金屬或 C(中國(guó)專利 201410204305)作 為背電極；但是Ag、Au等金屬需要真空進(jìn)行蒸鍍，而C作為背電極通常需要高達(dá)500°C溫度 燒結(jié)制備，工藝較為復(fù)雜。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本實(shí)用新型的目的在于提供一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池。
[0006] 本實(shí)用新型自下至上依次設(shè)有透明導(dǎo)電玻璃襯底、等電子傳輸層、光吸收鈣鈦礦 材料層、導(dǎo)電聚合物背電極層。
[0007] 所述透明導(dǎo)電玻璃襯底可為銦錫氧化物（ITO)導(dǎo)電玻璃襯底、摻雜氟的SnO2(FTO) 導(dǎo)電玻璃襯底、鋁摻雜的氧化鋅（ZnO)導(dǎo)電玻璃襯底等中的一種，透明導(dǎo)電玻璃襯底的厚 度可為100?lOOOnrn。
[0008] 所述等電子傳輸層可為ZnO等電子傳輸層或TiO2等電子傳輸層，等電子傳輸層的 厚度可為20?180nm。
[0009] 所述光吸收鈣鈦礦材料層可為（RNH3)BXmYn中的至少一種，其中R = CH3, C4H9, C8H9, Cs ;B = Pb，Sn ;X，Y = Cl，Br，I ;m = 1，2, 3 ;n = 3-m ;光吸收媽鈦礦材料層的厚度可 為 200 ?400nm。
[0010] 所述導(dǎo)電聚合物背電極層可為聚苯胺等導(dǎo)電高分子背電極層，導(dǎo)電聚合物背電極 層的厚度可為60?150nm〇
[0011] 本實(shí)用新型可采用以下方法制備：
[0012] 步驟一：將透明導(dǎo)電玻璃襯底，用洗潔精和去離子水洗滌15min，以便去除油脂和 有機(jī)物，然后依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲洗滌lOmin，氮?dú)獯蹈纱?，即制得?dǎo)電玻璃 襯底，厚度為100?IOOOnm 0
[0013] 步驟二：在步驟一所得的透明導(dǎo)電玻璃襯底上，通過磁控濺射制作ZnO、或旋涂制 作TiO 2等電子傳輸層、或?yàn)R射制作TiO 2等電子傳輸層。
[0014] 步驟三：在70°C下，配置1?2mol/L PbI^ DMF溶液，然后利用勻膠機(jī)將PbI 2溶 液旋涂在等電子傳輸層上，制得黃色的PbI2薄膜，70°C，IOmin干燥；
[0015] 步驟四：將濃度為10mg/mL、長(zhǎng)度200?700nm聚苯胺納米線乙醇溶液，通過溶液 旋涂的方法旋涂在PbI 2薄膜上，制得疏松多孔的薄膜，此為導(dǎo)電聚合物背電極；
[0016] 步驟五：在疏松多孔的薄膜的導(dǎo)電聚合物背電極上，滴加5?30mg/ml的碘甲胺的 異丙醇溶液，靜置40s?10min，60?100°C加熱，厚度為20?150nm，即制得以導(dǎo)電聚合物 為背電極的鈣鈦礦太陽能電池。
[0017] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池中 采用低溫制作的導(dǎo)電聚合物為背電極，不需要使用Ag、Au等金屬電極，不需要蒸鍍，同時(shí)也 不需要像碳電極那樣高溫?zé)Y(jié)，工藝簡(jiǎn)單，制造成本低，易于大批量制作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型所述以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)組成 示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 實(shí)施例1 :一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池，如圖1所示，由透明 導(dǎo)電玻璃襯底1、等電子傳輸層2、光吸收鈣鈦礦材料層3、導(dǎo)電聚合物背電極層4組成并依 次構(gòu)成疊層結(jié)構(gòu)，所述透明導(dǎo)電玻璃襯底1為ITO導(dǎo)電玻璃，厚度為IOOnm ;等電子傳輸層 2為濺射ZnO薄膜，厚度為40nm ;光吸收鈣鈦礦材料層3為013順#1313層，厚度為300nm ;背 電極層4為聚苯胺薄膜，厚度為20nm。
[0020] 實(shí)施例2 :-種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池，由透明導(dǎo)電玻璃襯 底、等電子傳輸層、光吸收鈣鈦礦材料層、導(dǎo)電聚合物背電極層組成并依次構(gòu)成疊層結(jié)構(gòu)， 所述透明導(dǎo)電玻璃襯底為FTO導(dǎo)電玻璃，厚度為350nm ;等電子傳輸層為旋涂所得TiCV薄 膜，厚度為60nm ;光吸收鈣鈦礦材料層為CH3NH3SnBigi,厚度為400nm ;背電極層為聚苯胺 薄膜，厚度為IOOnm0
[0021] 實(shí)施例3 :-種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池，如圖1所示，由透明 導(dǎo)電玻璃襯底、等電子傳輸層、光吸收鈣鈦礦材料層、導(dǎo)電聚合物背電極層組成并依次構(gòu)成 疊層結(jié)構(gòu)，所述透明導(dǎo)電玻璃襯底為FTO導(dǎo)電玻璃，厚度為IOOOnm ;等電子傳輸層為濺射 TiO2薄膜，厚度為20nm ;光吸收鈣鈦礦材料層為C 4H9NH3PbI2Cl層，厚度為300nm ;背電極層 為聚苯胺薄膜，厚度為l〇〇nm。
[0022] 實(shí)施例4 :一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池，如圖1所示，由透明 導(dǎo)電玻璃襯底、等電子傳輸層、鈣鈦礦層、導(dǎo)電聚合物背電極層組成并依次構(gòu)成疊層結(jié)構(gòu)， 所述透明導(dǎo)電玻璃襯底為ITO導(dǎo)電玻璃，厚度為200nm ;等電子傳輸層為濺射ZnO薄膜， 厚度為IOOnm ;媽鈦礦層為CH3NH3PbBrJl,厚度為350nm ;背電極層為聚苯胺薄膜，厚度為 120nm〇
[0023] 以下給出測(cè)試結(jié)果：鈣鈦礦型太陽能電池制備完成后，將導(dǎo)電聚合物電極一端接 電流表正極，ITO電極一端接電流表負(fù)極。測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。
[0024] 表 1
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于自下至上依次設(shè)有透 明導(dǎo)電玻璃襯底、等電子傳輸層、光吸收鈣鈦礦材料層、導(dǎo)電聚合物背電極層； 所述透明導(dǎo)電玻璃襯底為銦錫氧化物導(dǎo)電玻璃襯底、摻雜氟的Sn02導(dǎo)電玻璃襯底、鋁 摻雜的氧化鋅導(dǎo)電玻璃襯底中的一種；所述等電子傳輸層為ZnO等電子傳輸層或Ti02等電 子傳輸層；所述光吸收鈣鈦礦材料層為（RNH3)BXmYn中的至少一種，其中R = CH3,C4H9,C8H9， Cs ;B = Pb，Sn ;X，Y = Cl，Br，I ;m = 1，2, 3 ;n = 3-m ;所述導(dǎo)電聚合物背電極層為聚苯胺 導(dǎo)電高分子背電極層。
2. 如權(quán)利要求1所述一種以導(dǎo)電聚合物為背電極的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于透 明導(dǎo)電玻璃襯底的厚度為100?l〇〇〇nm，等電子傳輸層的厚度為20?180nm，光吸收鈣鈦 礦材料層的厚度為200?400nm，導(dǎo)電聚合物背電極層的厚度為60?150nm。
【文檔編號(hào)】H01L51/52GK204167369SQ201420631727
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】梁祿生, 陳偉中, 蔡龍華, 陳凱武, 王保增, 陳加坡, 蔡耀斌, 范斌 申請(qǐng)人:廈門惟華光能有限公司