一種改良型納米氧化鋅片陣列鈣鈦礦型太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及太陽能電池，特別是涉及一種改良型納米氧化鋅片陣列鈣鈦礦型太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]面對目前能源危機及環(huán)境污染，太陽能作為一種可再生、無污染能源，是能源需求的重要途徑。將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的一種有效方法是制備光生伏特效應(yīng)的太陽能電池。研發(fā)高效率低成本的新型太陽能電池是實現(xiàn)太陽能廣泛應(yīng)用的技術(shù)基礎(chǔ)。
[0003]一種有機無機雜化鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池引起了全世界的關(guān)注。自從2009年轉(zhuǎn)換效率為3.8%，到現(xiàn)在為止，鈣鈦礦太陽能電池的最高效率已達到20.2%。
[0004]鈣鈦礦太陽能電池陽極的發(fā)展趨勢之一是要保持較好的電子傳輸通道同時盡可能的提高陽極的比表面積。因此，開發(fā)具有較好電子傳輸性能、高比表面積和高光散射效果的光陽極對提高電池的光電效率具有重要的意義。目前CH3NH3PbX3的有機/層狀類鈣鈦礦雜化電池通常采用Ti02作為電子傳輸層。常規(guī)的Ti02材料存在著一些固有缺陷，例如納米晶粒間存在著大量的晶界，比表面積大，表面懸掛鍵起著俘獲光生電子的陷阱作用，他們會使電子的壽命和擴散距離減小，復(fù)合幾率增加。電荷復(fù)合是制約著鈣鈦礦太陽能電池效率提尚的主要因素。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型設(shè)計開發(fā)了一種改良型納米氧化鋅片陣列鈣鈦礦型太陽能電池，采用納米氧化鋅片陣列作為電子傳輸層，鋁制極細(xì)金屬絲網(wǎng)作為改良傳輸層，單臂碳納米管作為空穴修飾層，有利于提尚電荷的解尚效率，傳輸能力尚，可將I丐欽礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率提高到20%以上
[0006]本實用新型提供的技術(shù)方案為:
[0007]一種改良型納米氧化鋅片陣列鈣鈦礦型太陽能電池，自下至上，包括:
[0008]襯底導(dǎo)電玻璃層，其為襯底層，材質(zhì)為透明導(dǎo)電玻璃；
[0009]電子傳輸層，其用于傳輸電子，材質(zhì)為納米氧化鋅陣列；
[0010]改良傳輸層，主要用于增加收集電子和阻擋空穴的能力；
[0011]光吸收層，其吸收光子后會產(chǎn)生電子和空穴，價帶能級高于所述電子傳輸層；
[0012]空穴傳輸層，其用于空穴傳輸，價帶能級高于所述光吸收層；
[0013]以及，空穴修飾層，其用于增強空穴傳輸能力，其成分為單臂碳納米管陣列；
[0014]最外層的對電極層，其為所述太陽能電池的陰極。
[0015]優(yōu)選的是，所述的導(dǎo)電玻璃層厚度為3mm-5mm。
[0016]優(yōu)選的是，成分為甲基胺溴碘化鉛(CH3NH3PbI2Br)。
[0017]優(yōu)選的是，所述的光吸收層厚度為300nm?500nmo
[0018]優(yōu)選的是，所述的空穴傳輸層其成分為2，2’，7，7’ -四[N，N- 二(4_甲氧基苯基)氨基]-9, 9’ -螺荷(spiro-MeOTAD)，厚度為 80nm ?10nm0
[0019]優(yōu)選的是，所述的電子傳輸層采用勻膠機旋凃在所述的導(dǎo)電玻璃層上。
[0020]優(yōu)選的是，所述的空穴傳輸層采用勻膠機旋凃在所述光吸收層表面。
[0021 ] 優(yōu)選的是，所述的對電極層為石墨烯電極。
[0022]優(yōu)選的是，所述的改良傳輸層材質(zhì)為鋁制極細(xì)金屬絲網(wǎng)。
[0023]優(yōu)選的是，所述改良傳輸層厚度為5nm?8nm,網(wǎng)孔直徑10nm?200nm。
[0024]有益效果
[0025]本實用新型以納米氧化鋅片陣列為電子傳輸層，鋁制極細(xì)金屬絲網(wǎng)作為改良傳輸層，使得禁帶寬度變窄，提高電荷的解離效率，使電子能夠更快的注入并傳輸?shù)诫姌O，降低納米陣列與透明導(dǎo)電玻璃之間的的界面電阻，表面積增大，使得納米陣列二氧化鈦上的電子更加容易向透明導(dǎo)電玻璃傳輸，單臂碳納米管作為空穴修飾層，具有良好的薄膜性和透明電阻性，有效提高空穴傳輸能力，從而能有效提高鈣鈦礦太陽能電池效率。
【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型所述的改良型納米氧化鋅片陣列鈣鈦礦型太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2為本實用新型所述的鋁摻雜納米氧化鋅片的電子掃描顯微鏡圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。
[0029]如圖1所示，本實用新型提供的改良型納米氧化鋅片陣列鈣鈦礦型太陽能電池包括，襯底導(dǎo)電玻璃層110，電子傳輸層120，改良傳輸層130，光吸收層140，空穴傳輸層150，空穴修飾層160和對電極層170。
[0030]襯底導(dǎo)電玻璃層110，其為太陽能電池的襯底層，材質(zhì)選用透明導(dǎo)電玻璃(FT0)，即為摻雜氟的氧化錫透明導(dǎo)電玻璃，具有對可見光透光性好、紫外吸收系數(shù)大，電阻率低、化學(xué)性能穩(wěn)定以及室溫下抗酸堿能力強等特點，厚度為3mm-5mm，在制備過程中需先用去離子水洗滌，然后依次用丙酮、乙醇、去離子水超聲洗滌15min，氮氣吹干，襯底層的清潔度直接影響其表面鍍膜的效果；
[0031]電子傳輸層120，其材質(zhì)為，納米氧化鋅，六邊形交錯排列，形成了封閉陣列，比表面積大有利于吸附更多鈣鈦礦材料，以阻止光吸收層140的載流子與襯底導(dǎo)電玻璃層110的載流子復(fù)合，氧化鋅(ZnO)是一種典型的直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下的帶隙寬度(Eg)為3.37eV，較大的激子束縛能(60meV)。ZnO與二氧化鈦的禁帶寬度(Eg)接近，而且ZnO的導(dǎo)帶底略高于二氧化鈦，這樣的能帶結(jié)構(gòu)應(yīng)該有利于提高電荷的解離效率，從而使電子能夠更快的注入并傳輸?shù)诫姌O，但由于其導(dǎo)電率不是很高，因而氧化鋅薄膜在太陽能器件中的應(yīng)用不盡理想；
[0032]改良傳輸層130，為了解決氧化鋅薄膜電導(dǎo)率不高的問題，增加改良傳輸層130，其材質(zhì)為招制極細(xì)金屬絲網(wǎng)，厚度為5nm?8nm,網(wǎng)孔直徑10nm?200nm，可有效提高氧化鋅薄膜的電導(dǎo)率，增強其電子傳輸效果。
[0033]光吸收層140，其成分為甲基胺溴碘化鉛(CH3NH3PbI2Br)，厚度為300nm?500nm,在接受太陽光照射時，光吸收層140首先吸收光子產(chǎn)生電子一空穴對，由于鈣鈦礦材激子束縛能的差異，這些載流子或者成為自由載流子，或者成為激子，而且，因為這些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復(fù)合幾率和較高的載流子迀移率，所以載流子的擴散距離和壽命較長，鈣鈦礦的熔點要比玻璃低，因此可以采用旋凃方式制備，其制備方法為，稱取0.0lmol的固體甲基溴化錢與0.0lmol的碘化鉛固體，加入1ml的二甲基甲酰胺(DMF)溶液，配置成甲基胺溴碘化鉛(CH3NH3PbI2Br)，然后將配置好的甲基胺溴碘化鉛(CH3NH3PbI2Br)的溶液，旋涂到電子傳輸層120納米氧化鋅片陣列上形成了甲基胺溴碘化鉛(CH3NH3PbI2Br)鈣鈦礦薄膜；
[0034]空穴傳輸層150，其成分為2，2’，7，7’ -四[N，N- 二(4-甲氧基苯基)氨基]_9，9’ -螺芴(spiro-OMeTAD)，傳輸效率高，并且具有良好的穩(wěn)定性，其制備方式為，旋涂在光吸收層140甲基胺溴碘化鉛(CH3