一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池，具體涉及一種氮摻雜納米陣列二氧化鈦為電子傳輸層的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著傳統(tǒng)化石能源的大量消耗，能源危機(jī)與環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前世界面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。太陽(yáng)能作為一種可持續(xù)利用的清潔能源，已經(jīng)在全世界范圍得到了廣泛關(guān)注。目前，在這一領(lǐng)域存在的主要問(wèn)題，是器件成本有待降低，以便能夠?yàn)榇蟊娝邮?。為了達(dá)到這一低成本高效率，就需要開(kāi)發(fā)新型太陽(yáng)能材料和設(shè)計(jì)新型太陽(yáng)能電池器件。然而鈣鈦礦太陽(yáng)能電池自從09年的轉(zhuǎn)換效率3.8%，到現(xiàn)在效率可達(dá)20 %以上。該電池具有著低成本，高效率，也正是人們所需求的太陽(yáng)能電池器件。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由透明導(dǎo)電玻璃，電子傳輸層，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層，空穴傳輸層，對(duì)陰極組成。目前電子傳輸層跟鈣鈦礦吸收層直接能夠使得能帶更好的匹配，使得電子傳輸更加順暢，電子的傳輸性能提高，對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率提高也會(huì)起到一定的影響。
[0003]二氧化鈦具有化學(xué)穩(wěn)定性好、無(wú)污染、抗光腐蝕、價(jià)格廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，在太陽(yáng)能電池、光催化降解有機(jī)物、氫能源的產(chǎn)生等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。但是Ti02只能吸收紫外光，阻礙了太陽(yáng)光的有效利用，其應(yīng)用前景也受到了限制。因此采用氮摻雜納米陣列二氧化鈦?zhàn)鳛殡娮觽鬏攲?，不僅傳輸能力高，對(duì)提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率更有重要的意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其采用納米陣列二氧化鈦?zhàn)鳛殡娮觽鬏攲?，使得納米陣列二氧化鈦的比表面積增大，能夠吸附更多的鈣鈦礦材料，提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率，降低成本。
[0005]一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池，所述電池由六層組成，從下到上依次是導(dǎo)電玻璃、氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、空穴傳輸層、電極層和導(dǎo)電玻璃。
[0006]優(yōu)選的是，導(dǎo)電玻璃由玻璃和粘貼在所述玻璃上的FT0導(dǎo)電薄膜組成。
[0007]優(yōu)選的是，導(dǎo)電玻璃厚度為2?5 mm。
[0008]優(yōu)選的是，鈣鈦礦光吸收層，厚度為300?500nm。
[0009]優(yōu)選的是，空穴傳輸層的材料為2，2’，7，7’ -四[N，N_ 二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9’ -螺二芴(spiro-MeOTAD)，厚度為 80 ?lOOnm。
[0010]優(yōu)選的是，氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層，其包含氮摻雜納米陣列二氧化鈦顆粒和氮摻雜納米陣列二氧化鈦棒。
[0011]優(yōu)選的是，電極層材料為石墨，厚度為80?150nm，所述石墨設(shè)置在導(dǎo)電玻璃FT0
層表面。
[0012]本實(shí)用新型所述的有益效果是，設(shè)計(jì)了一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，本實(shí)用新型將納米陣列二氧化鈦?zhàn)鳛殡娮觽鬏攲樱沟眉{米陣列二氧化鈦的比表面積增大，能夠吸附更多的鈣鈦礦材料，提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率，降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型所述的一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池主體示意圖。
[0014]圖2為本實(shí)用新型所述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池立體示意圖。
[0015]圖中:導(dǎo)電玻璃1、氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層2、鈣鈦礦光吸收層3、空穴傳輸層4、石墨電極層5、導(dǎo)電玻璃6、氮摻雜納米陣列二氧化鈦顆粒7、氮摻雜納米陣列二氧化鈦棒8。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，包括:方向由下至上，首層為導(dǎo)電玻璃1相接第二層氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層2，第二層氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層2相接第三層鈣鈦礦光吸收層3，第三層鈣鈦礦光吸收層3相接第四層空穴傳輸層4，第四層空穴傳輸層4相接第五層石墨電極層5，第五層石墨電極層5相接第六層導(dǎo)電玻璃6。
[0018]導(dǎo)電玻璃1和導(dǎo)電玻璃6，導(dǎo)電玻璃由玻璃和粘貼在所述玻璃上的導(dǎo)電薄膜組成。導(dǎo)電薄膜組成，作為一種優(yōu)選其為玻璃表面鍍FT0導(dǎo)電薄膜，所述導(dǎo)電玻璃1和導(dǎo)電玻璃6厚度為2 mm?5 mm。
[0019]氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層2，其包含氮摻雜納米陣列二氧化鈦顆粒和氮摻雜納米陣列二氧化鈦棒，所述氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層附著在導(dǎo)電玻璃襯底FT0導(dǎo)電膜上，其通過(guò)水熱合成制備納米陣列二氧化鈦薄膜，在使用TiC14水解處理納米陣列二氧化鈦薄膜，然后把處理后的二氧化鈦薄膜放入真空管式高溫?zé)Y(jié)爐中，通入NH3，退火溫度為400°C?600°C，制得所需的氮摻雜納米陣列Ti02電子傳輸層；其增大對(duì)可見(jiàn)光的吸收，有效的促進(jìn)了光生電子和空穴的分離，另基于垂直傳輸原理，這種電子傳輸效果好，進(jìn)而提高了太陽(yáng)能電池的效率。
[0020]鈣鈦礦光吸收層3，其能有效地將不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電力，從而顯著提高能效，厚度為300?500nmo
[0021]空穴傳輸層4，其為2，2’，7，7’ -四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]_9，9’ -螺二荷(spiro-MeOTAD)，厚度為 80 ?lOOnm。
[0022]電極層5，其為厚度為80?150nm的石墨，所述石墨設(shè)置在導(dǎo)電玻璃FT0層表面。
[0023]在另一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)T0導(dǎo)電玻璃厚度為2mm，電子傳輸層是氮摻雜納米陣列Ti02(其中在NH3氣氛下，熱處理溫度為400°C )，鈣鈦礦(CH3NH3PbBr3)吸收層厚度為300nm，空穴傳輸層厚度為80nm，電極層厚度為80nm。
[0024]在另一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)T0導(dǎo)電玻璃厚度為3mm，電子傳輸層是氮摻雜納米陣列Ti02(其中在NH3氣氛下，熱處理溫度為500°C )，鈣鈦礦(CH3NH3PbBr3)吸收層厚度為400nm，空穴傳輸層厚度為90nm，電極層厚度為lOOnm。
[0025]在另一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)T0導(dǎo)電玻璃厚度為3mm，電子傳輸層是氮摻雜納米陣列Ti02(其中在NH3氣氛下，熱處理溫度為500°C )，鈣鈦礦(CH3NH3PbBr3)吸收層厚度為400nm，空穴傳輸層厚度為90nm，電極層厚度為lOOnm。
[0026]在另一個(gè)實(shí)施例中，F(xiàn)T0導(dǎo)電玻璃厚度為5mm，電子傳輸層是氮摻雜納米陣列Ti02(其中在NH3氣氛下，熱處理溫度為600°C )，鈣鈦礦(CH3NH3PbBr3)吸收層厚度為500nm，空穴傳輸層厚度為lOOnm，電極層厚度為150nm。
[0027]如上所述，本實(shí)用新型一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池其采用納米陣列二氧化鈦?zhàn)鳛殡娮觽鬏攲?，使得納米陣列二氧化鈦的比表面積增大，能夠吸附更多的鈣鈦礦材料，提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率，降低成本。
[0028]盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述電池由六層組成，從下到上依次是導(dǎo)電玻璃、氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、空穴傳輸層、電極層和導(dǎo)電玻璃。2.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，導(dǎo)電玻璃由玻璃和粘貼在所述玻璃上的FTO導(dǎo)電薄膜組成。3.如權(quán)利要求1或2所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，導(dǎo)電玻璃厚度為2?5mm ο4.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，鈣鈦礦光吸收層，厚度為300 ?500nmo5.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，空穴傳輸層的材料為2，2’，7，7’ -四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9’ -螺二芴，厚度為80?lOOnm。6.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層，其包含氮摻雜納米陣列二氧化鈦顆粒和氮摻雜納米陣列二氧化鈦棒。7.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，電極層材料為石墨，厚度為80?150nm，所述石墨設(shè)置在導(dǎo)電玻璃FT0層表面。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，從下到上依次包括：導(dǎo)電玻璃、氮摻雜納米陣列二氧化鈦電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、空穴傳輸層、電極層和導(dǎo)電玻璃；本實(shí)用新型所述的有益效果是，將納米陣列二氧化鈦?zhàn)鳛殡娮觽鬏攲?使得納米陣列二氧化鈦的比表面積增大，能夠吸附更多的鈣鈦礦材料，提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率，降低成本。
【IPC分類(lèi)】H01L51/46, H01L51/44, B82Y30/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205028929
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520627990
【發(fā)明人】梅海林, 唐立丹, 王冰, 彭淑靜, 齊錦剛
【申請(qǐng)人】遼寧工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年8月19日