得Ti02納米棒陣 列。
[0052]接著，接枝硫化物半導體納米棒。本申請實施例中的硫化物半導體為導帶能級高 于Ti02的導帶能級的半導體材料，比如為SnS。
[0053]將上述氣氛退火爐抽真空至9Pa，再充入氬氣保護氣至1個標準大氣壓，以氬氣作 為載氣將金屬有機物二甲基二氯化錫通入退火爐中，且同時通入硫化氫氣體作為反應氣 體，氬氣與硫化氫氣體的流量分別為12:1，硫化反應溫度為320 °C，化學反應時間35 min， 在氬氣保護下降至室溫，獲得SnS接枝Ti02的樹枝狀復合光陽極。
[0054] (2)制備吸光層 將PbCl2與CH3NH3C1按摩爾比1:2溶于N-N二甲基甲酰胺中，獲得0.5摩爾濃度前驅(qū)溶液， 超聲分散1.5h至混合均勻，接著，將步驟(1)中獲得的樹枝狀復合光陽極覆蓋的透明導電玻 璃浸沒于前驅(qū)溶液中，保持12 h取出，至于旋轉(zhuǎn)涂膜儀上，以1000轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊滴 加前驅(qū)液涂勻，將旋涂成膜后的樣品，經(jīng)80°C加熱20min后，再以2000轉(zhuǎn)/分鐘旋涂，獲得覆 蓋層平均厚度為500nm的致密鈣鈦礦吸光層，再經(jīng)75°C加熱20 min后，干燥待用。
[0055] (3)制備金屬電極層 利用真空熱蒸鍍法，控制蒸鍍氣壓為5.0Xl(T4Pa，在吸光層表面蒸鍍一層厚度50nm的 Au對電極。
[0056] 在AM1.5，100mW · cm光照下得到電池的短路電流密度為20.8mA · cm-2，開路 電壓為0.81V，填充因子為0.56,光電轉(zhuǎn)換效率為9.44%。
[0057] 實施例五 本實施例包括以下步驟： (1)制備樹枝狀復合光陽極 首先，清洗透明ΙΤ0玻璃。將尺寸為2.0 X 2.0cm的ΙΤ0玻璃先用洗滌劑除去表面油污和 顆粒污染物，接著用去離子水、丙酮與酒精進行分別超聲清洗15min，然后用氮氣吹干處 理，去除ΙΤ0玻璃表面殘留有機物。
[0058]接著采用脈沖激光鍍膜法制備Ti02光陽極種子層，將ΙΤ0玻璃基底放置于真空室 中基底與靶面之間的距離為3 cm，在純度為99.995%以上氬氣氣氛條件下，控制工作氣壓為 5Pa，脈沖能量密度2.5J/cm2，重復頻率設置為5 Hz，沉積lOmin后取出，在ΙΤ0上獲得Ti02光 陽極種子層厚度為100nm〇
[0059] 進一步，制備Ti02陣列。取8mol/L稀鹽酸和無水乙醇體積比為1:1混合攪拌10 min 后，加入0.03體積份的鈦酸四正丁脂，繼續(xù)攪拌lOmin，將混合溶液倒入聚四氟乙烯高壓 反應釜中，再將所述Ti02光陽極種子層懸掛浸沒于所述混合溶液中，所述Ti0 2光陽極種子層 水平朝下，經(jīng)130 °C的干燥箱加熱15 h后，獲得垂直生長的Ti02納米棒陣列，接下來，取 出后放入氧氣氣氛退火爐中經(jīng)400 °C，10 Pa氧氣條件下經(jīng)lh退火后，獲得Ti02納米棒陣 列。
[0060] 接著，接枝硫化物半導體納米棒。本申請實施例中的硫化物半導體為導帶能級高 于Ti〇2的導帶能級的半導體材料，比如為MnS， 將上述氣氛退火爐抽真空至9Pa，再充入氬氣保護氣至1個標準大氣壓，以氬氣作為載 氣將金屬有機物二甲基茂基錳通入退火爐中，且同時通入硫化氫氣體作為反應氣體，氬氣 與硫化氫氣體的流量分別為12:1，硫化反應溫度為320 °C，化學反應時間35 min，在氬氣保 護下降至室溫，獲得MnS接枝Ti02的樹枝狀復合光陽極。
[0061 ] (2)制備吸光層 將PbCl2與CH3NH3C1按摩爾比1:2溶于N-N二甲基甲酰胺中，獲得0.5摩爾濃度前驅(qū)溶液， 超聲分散1.5h至混合均勻，接著，將步驟(1)中獲得的樹枝狀復合光陽極覆蓋的透明導電玻 璃浸沒于前驅(qū)溶液中，保持12 h取出，至于旋轉(zhuǎn)涂膜儀上，以1000轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊滴 加前驅(qū)液涂勻，將旋涂成膜后的樣品，經(jīng)80°C加熱20min后，再以2000轉(zhuǎn)/分鐘旋涂，獲得覆 蓋層平均厚度為500nm的致密鈣鈦礦吸光層，再經(jīng)75°C加熱20 min后，干燥待用。
[0062] (3)制備金屬電極層 利用真空熱蒸鍍法，控制蒸鍍氣壓為5.0Xl(T4Pa，在吸光層表面蒸鍍一層厚度50nm的 Au對電極。
[0063] 在AM1.5，100mW · cm光照下得到電池的短路電流密度為21.8mA · cm-2，開路 電壓為0.55V，填充因子為0.62,光電轉(zhuǎn)換效率為7.43%。
[0064]耒一
表一為實施例一至實施例五中制備樣品性能測試數(shù)據(jù)。
[0065]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造 性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu) 選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0066]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精 神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍 之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種樹枝狀復合光陽極的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦型太陽能電 池按照下述順序由透明導電基底、樹枝狀復合光陽極、致密鈣鈦礦吸光層和金屬電極層組 成，其中，所述樹枝狀光陽極由樹枝狀Ti〇2納米棒接枝硫化物半導體納米棒組成。2. 如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽能電池，其特征在于，所述樹枝狀復合光陽極的厚 度為500-1500nm。3. 如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽能電池，其特征在于，所述樹枝狀復合光陽極由 Ti〇2納米棒接枝硫化物半導體納米棒組成，且所述硫化物半導體的導帶能級高于Ti〇2的導 帶能級。4. 如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽能電池，其特征在于，所述致密鈣鈦礦吸光層的厚 度為 300-500nm。5. -種樹枝狀復合光陽極的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦 太陽能電池具體制備步驟如下： (1) 制備樹枝狀復合光陽極 a、 制備Ti〇2光陽極種子層 采用脈沖激光鍍膜法，將鍍有透明導電層的玻璃基底放置于真空室中，基底與靶面之 間的距離為3 cm，在純度為99.995%以上氬氣氣氛條件下，控制工作氣壓為5-10 Pa，脈沖能 量密度2.5 J/cm2，重復頻率設置為5 Hz，沉積5-1 Omin后取出，獲得所述致密光陽極種子層 厚度為50-100 nm; b、 制備Ti02陣列 取2-8 mol/L稀鹽酸和無水乙醇體積比為1:1混合攪拌5-10 min后，加入0.03體積份的 鈦酸四正丁脂，繼續(xù)攪拌5-10 min;將所述混合溶液倒入聚四氟乙烯高壓反應釜中，再將 所述Ti02光陽極種子層懸掛浸沒于所述混合溶液中，所述Ti0 2光陽極種子層水平朝下，經(jīng) 130 °C的干燥箱加熱15 h后，獲得垂直生長的Ti02納米棒陣列；取出后放入氧氣氣氛退 火爐中經(jīng)300-500 °C，10 Pa氧氣條件下0.5h-2h退火后，獲得Ti02納米棒陣列； c、 接枝硫化物半導體納米棒 將步驟b中的氣氛退火爐抽真空至10 Pa以下，再充入氬氣保護氣至1個標準大氣壓，以 氬氣作為載氣將金屬有機物通入退火爐中，且同時通入硫化氫氣體作為反應氣體，氬氣與 硫化氫氣體的流量分別為10:1-20:1，硫化反應溫度為300-400 °C，化學反應時間30-45 min，在氬氣保護下降至室溫，獲得樹枝狀復合光陽極； (2) 制備吸光層 a、 將ABX與CH3NH3B3-x按摩爾比1 :1-1:4溶于~，二甲基甲酰胺或甲苯溶劑中，獲得 0.25-1.0摩爾濃度前驅(qū)溶液，超聲分散至混合均勻待用，其中1=1-24選自？13或311，8 選自I或C1或Br; b、 將步驟（1)中獲得的樹枝狀復合光陽極覆蓋的透明導電玻璃浸沒于步驟a的前驅(qū)溶 液中，保持10-20 h取出，至于旋轉(zhuǎn)涂膜儀上，以1000-2000轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊滴加前驅(qū) 液涂勻，將旋涂成膜后的樣品，經(jīng)70-100°C加熱10_60min后，再以2000-4000轉(zhuǎn)/分鐘旋涂， 獲得致密的鈣鈦礦層，再經(jīng)70-100°C加熱10-60 min后，干燥待用； (3) 制備金屬電極層 利用真空熱蒸鍍或電子束蒸鍍在所述吸光層表面蒸鍍一層厚度50-100 nm的Au或Pt對 電極。6. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在執(zhí)行所述步驟（1)之前，所述方法還包 括： 對所述鍍有透明導電層的玻璃基底表面分別用去離子水、丙酮與酒精進行超聲清洗， 然后用氮氣吹干。7. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述芳香金屬有機物為Cd，Zn，In，Sn，Μη 或Fe的金屬絡合物中的一種。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種樹枝狀復合光陽極的鈣鈦礦太陽能電池及制備方法，所述鈣鈦礦型太陽能電池按照下述順序由透明導電基底、樹枝狀復合光陽極，致密鈣鈦礦吸光層和金屬電極層組成，其中，所述樹枝狀光陽極由樹枝狀TiO2納米棒接枝硫化物半導體納米棒組成。由于本方案中光陽極采用模擬自然樹枝結(jié)構(gòu)，太陽光在進入電池后，增加太陽光的路徑，增加吸收層對太陽光的吸收，從而提高光電子轉(zhuǎn)化率。而且復合光陽極中硫化物半導體的導帶比TiO2高，降低電子在光陽極上收集勢壘，提高電子空穴分離效率，進一步提高光電子轉(zhuǎn)化率。
【IPC分類】H01L51/46, H01L51/44, H01L51/48
【公開號】CN105514283
【申請?zhí)枴緾N201510966596
【發(fā)明人】陳慶, 曾軍堂, 葉任海, 陳兵
【申請人】成都新柯力化工科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月22日