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一種無機鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法與流程

文檔序號:12788215閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種無機鈣鈦礦太陽能電池,其特征在于,包括導(dǎo)電基底、電子收集層、光吸收層、空穴傳輸層和碳對電極層,其中,

所述導(dǎo)電基底包括玻璃基片及設(shè)置在所述玻璃基片上表面上的兩塊FTO導(dǎo)電層,兩塊所述的FTO導(dǎo)電層之間具有分隔槽;

所述電子收集層包括致密TiO2層和介孔TiO2層,所述致密TiO2層沉積在所述玻璃基片的分隔槽處和其中一塊FTO導(dǎo)電層的上表面上,所述介孔TiO2層沉積在所述致密TiO2層的上表面上;

所述光吸收層為無機鈣鈦礦層,其設(shè)置在所述介孔TiO2層的上表面上;

所述空穴傳輸層為CuPc層,其設(shè)置在所述光吸收層的上表面上;

所述碳對電極層設(shè)置在所述空穴傳輸層的上表面上。

2.一種無機鈣鈦礦太陽能電池制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

1)導(dǎo)電基底的圖形化:以涂覆有FTO導(dǎo)電層的玻璃基板作為導(dǎo)電基底,在FTO導(dǎo)電層上刻蝕加工出分隔槽;

2)電子收集層的制備:采用旋涂法在玻璃基片和FTO導(dǎo)電層的上表面上沉積致密TiO2層,然后再在致密TiO2層的上表面上沉積介孔TiO2層,致密TiO2層和介孔TiO2層共同構(gòu)成電子收集層;

3)光吸收層的制備:在空氣環(huán)境中制備無機鈣鈦礦光吸收層,即先在介孔TiO2層的上表面滴加PbBr2前驅(qū)體溶液,旋涂后再將樣品整體浸入質(zhì)量濃度為12-18g/L的CsBr甲醇溶液中,以讓CsBr與PbBr2反應(yīng),然后加熱結(jié)晶形成無機鈣鈦礦層;

4)空穴傳輸層的制備:在真空度小于10-5torr的真空條件下熱蒸發(fā)沉積CuPc材料形成CuPc納米棒,從而在光吸收層的上表面形成空穴傳輸層;

5)碳對電極層的制備:碳對電極層采用溶劑烘干溫度在150℃以下的導(dǎo)電碳漿通過絲網(wǎng)印刷技術(shù)制備成膜而形成,其設(shè)置在所述空穴傳輸層的上表面上,從而最終獲得無機鈣鈦礦太陽能電池。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述空穴傳輸層的高度為20-100nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述碳對電極層的厚度為10-50μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,致密TiO2層的厚度為20-50nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,所述介孔TiO2層的厚度為100-600nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,步驟1)中還包括刻蝕后對導(dǎo)電基底進行清潔的步驟:導(dǎo)電基底分別用洗潔精、去離子水、丙酮和乙醇在超聲清洗機中超聲10-15分鐘,然后用去離子水漂洗,之后用干凈的氮氣流干燥。干燥之后,基底在使用之前需要用紫外臭氧處理25-35分鐘。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,步驟2)中形成電子收集層的具體過程如下:

2.1)形成致密TiO2層:首先將異丙醇鈦在0.2-0.3mol/L濃度的無水乙醇中稀釋,并加入0.015~0.025mol/L濃度的稀鹽酸溶液形成混合溶液,再將該混合溶液在3000-5000rpm轉(zhuǎn)速下旋涂30-60秒,然后再在450-500℃下退火25-30分鐘,形成致密TiO2層;

2.2)冷卻至室溫后,使用TiO2漿料與乙醇以1:3~1:4的重量比混合稀釋,然后將混合液在3000-5000rpm轉(zhuǎn)速下旋涂30-60秒,再在100-125℃下干燥后加熱至450-500℃,烘烤25-30分鐘并再次冷卻至室溫,形成介孔TiO2層。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法,其特征在于,步驟3)中形成光吸收層的具體過程如下:滴加向電子收集層的上表面滴加濃度為1~1.25mol/L的PbBr2前驅(qū)體溶液,以2000-3000rpm的速度旋涂25-30秒,再在真空干燥箱中在70-80℃溫度下保持25-30分鐘,然后將樣品浸入CsBr溶液中保持10~20分鐘后取出,用去離子水和乙醇漂洗,再將樣品在200-250℃下加熱5-10分鐘使其結(jié)晶,從而形成光吸收層。

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