一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法，所述制备方法包括：在透明衬底上形成金属阳极；其中，所述金属阳极为网格型金属电极；在金属阳极上形成空穴收集层；在空穴收集层上形成空穴传输层；在空穴传输层上形成钙钛矿光吸收层；在钙钛矿光吸收层上形成电子传输层；在电子传输层上形成金属阴极，以获得所述钙钛矿太阳能电池。本发明专利技术所提供的钙钛矿太阳能电池的制作方法，采用网格型金属电极代替由透明导电氧化物形成的透明电极，网格型金属电极的延展性较好，且具有较低的电阻率以及较高的透光率，此外，该网格型金属电极的制备成本较低，重复性好，因此，所述制作方法不仅有利于提高电池的效率，还能有效地降低电池的制造成本。还能有效地降低电池的制造成本。还能有效地降低电池的制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着化石能源的日渐枯竭以及对环境造成的污染，寻找可再生的清洁能源已经迫在眉睫。太阳能是一种可再生的清洁能源，具有利用简单、安全、无污染且可在任意地点进行取用的特点，受到越来越多的关注，因此，通过利用半导体材料的光生伏特效应把光能转换成电能的太阳能电池，成为了应对能源枯竭危机，解决环境污染问题的重要途径。其中，以有机
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无机钙钛矿材料为基础的钙钛矿太阳能电池的发展最为迅猛，自2009年第一次报道以来，其光电转换效率从3％增长到目前的22.1％，此外，钙钛矿材料还具有带宽合适、复合率较低、扩散长度长、载流子寿命长等优点，使其进一步成为目前研究的热点。
[0003]钙钛矿太阳能电池的主要参数如填充因子和短路电流密度，很大程度上取决于透明电极的光透射率以及电阻率。目前钙钛矿太阳能电池应用最广的透明电极材料，如铟锡氧化物(ITO)、氟氧化锡(FTO)等，其中，元素铟是具有毒性且为含量相对稀少的元素，且利用所述透明电极材料在衬底上形成透明电极的常用的制备工艺(如溅射、热蒸发、脉冲激光淀积等)也对设备有一定的要求，导致制备该透明电极的成本比较昂贵，不利于大批量生产；此外，所述透明电极材料具有脆性，与柔性衬底不兼容，并且电阻率偏高，从而不利于制备大面积的柔性器件。因此，在未来钙钛矿太阳能电池商业化的主要趋势是大面积和柔性化的前提下，人们需要开始积极寻找所述透明电极材料的替代材料。

技术实现思路

[0004]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
[0005]根据本专利技术的实施例的一方面提供的一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括：在透明衬底上形成金属阳极；其中，所述金属阳极为网格型金属电极；在所述金属阳极上形成空穴收集层；在所述空穴收集层上形成空穴传输层；在所述空穴传输层上形成钙钛矿光吸收层；在所述钙钛矿光吸收层上形成电子传输层；在所述电子传输层上形成金属阴电极，以获得所述钙钛矿太阳能电池。
[0006]在上述一方面提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法中，在透明衬底上形成金属阳极，具体包括：通过光刻技术在所述透明衬底上形成所述金属阳极的网格图案；利用电子束蒸发工艺在所述透明衬底上依次形成第一金属层和第二金属层；将所述透明衬底浸入丙酮溶液中进行浸泡，然后进行超声处理，以对预定区域内不需要的金属层部分进行剥离，从而形成所述金属阳极；其中，所述金属阳极为网格型金属电极。
[0007]在上述一方面提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法中，所述网格型金属电极的网格图案为相同尺寸的蜂窝网格图案，并且，所述第一金属层为厚度为10nm～20nm的镍金属
层，所述第二金属层为厚度为30nm～80nm的金金属层。
[0008]在上述一方面提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法中，所述网格型金属电极的网格图案的线宽为5um，所述网格型金属电极的网格图案的边长为87um。
[0009]在上述一方面提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法中，所述网格型金属电极的网格图案的线宽为50um，所述网格型金属电极的网格图案的边长为870um。
[0010]在上述一方面提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法中，在所述金属阳极上形成空穴收集层，包括：以转速为600rpm～1000rpm、旋转时间为40s～60s的旋涂方式将PH1000溶液旋涂在所述金属阳极的背向所述透明衬底的表面上；以100℃～150℃的退火温度、10min～20min的退火时间进行退火以结晶形成厚度为100nm～200nm的所述空穴收集层；
[0011]和/或，在所述空穴收集层上形成空穴传输层，包括：以转速为5000rpm～7000rpm、旋转时间为40s～60s的旋涂方式将PEDOT:PSS溶液旋涂在所述空穴收集层的背向所述金属阳极的表面上；以100℃～150℃的退火温度、15min的退火时间进行退火以结晶形成厚度为10nm～20nm的所述空穴传输层。
[0012]在上述一方面提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法中，在所述空穴传输层上形成钙钛矿光吸收层，包括：用先以转速为1000rpm、旋转时间为20s，再以转速为4000rpm、旋转时间为40s的旋涂方式将配置好的MAPbI3前驱体溶液旋涂在所述空穴传输层的背向所述空穴收集层的表面上；以105℃的退火温度、5min的退火时间进行退火以结晶形成厚度为250nm～350nm的所述钙钛矿光吸收层。
[0013]在上述一方面提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法中，在所述钙钛矿光吸收层上形成电子传输层，包括：以转速为1500rpm～2000rpm、旋转时间为40s～60s的旋涂方式将配置好的PCBM溶液旋涂在所述钙钛矿光吸收层的背向所述空穴传输层的表面上，以形成厚度为30nm～50nm的所述电子传输层。
[0014]在上述一方面提供的钙钛矿太阳能电池的制备方法中，在所述电子传输层上形成金属阴极，包括：通过热蒸发工艺在所述电子传输层的背向所述钙钛矿光吸收层的表面上形成厚度为80nm～100nm的银电极，以作为所述金属阴极。
[0015]根据本专利技术实施例的另一方面提供的一种钙钛矿太阳能电池，其由上述的制备方法制备而成。
[0016]有益效果：本专利技术的钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该制备方法采用网格型金属电极代替由透明导电氧化物形成的透明电极。网格型金属电极的延展性较好，衬底选择范围较广，避免了由于透明导电氧化物具有脆性从而与柔性衬底不兼容的问题；并且，网格型金属电极具有较低的电阻率以及较高的透光率，有利于提高电池的效率；此外，所述网格型金属电极基于半导体光刻工艺进行制备，避免了高温溅射工艺，具有物理精确度高(微米级)、重复性好以及工艺温度低的特点，适合于进行批量生产，能够有效地降低电池的制造成本。
附图说明
[0017]通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
[0018]图1是根据本专利技术实施例的钙钛矿太阳能电池的制备方法的流程图；
[0019]图2是根据本专利技术实施例的钙钛矿太阳能电池的结构图。
[0020]附图中，10
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透明衬底、20
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金属阳极/网格型金属电极、30
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空穴收集层、40
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空穴传输层、50
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钙钛矿光吸收层、60
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电子传输层、70
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金属电极。
具体实施方式
[0021]以下，将参照附图来详细描述本专利技术的具体实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：在透明衬底上形成金属阳极；其中，所述金属阳极为网格型金属电极；在所述金属阳极上形成空穴收集层；在所述空穴收集层上形成空穴传输层；在所述空穴传输层上形成钙钛矿光吸收层；在所述钙钛矿光吸收层上形成电子传输层；在所述电子传输层上形成金属阴极，以获得所述钙钛矿太阳能电池。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在透明衬底上形成金属阳极，具体包括：通过光刻技术在所述透明衬底上形成所述金属阳极的网格图案；利用电子束蒸发工艺在所述透明衬底上依次形成第一金属层和第二金属层；将所述透明衬底浸入丙酮溶液中进行浸泡，然后进行超声处理，以对预定区域内不需要的金属层部分进行剥离，从而形成所述金属阳极；其中，所述金属阳极为网格型金属电极。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述网格型金属电极的网格图案为相同尺寸的蜂窝网格图案，并且，所述第一金属层为厚度为10nm～20nm的镍金属层，所述第二金属层为厚度为30nm～80nm的金金属层。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述网格型金属电极的网格图案的线宽为5um，所述网格型金属电极的网格图案的边长为87um。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述网格型金属电极的网格图案的线宽为50um，所述网格型金属电极的网格图案的边长为870um。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述金属阳极上形成空穴收集层，包括：以转速为600rpm～1000rpm、旋转时间为40s～60s的旋涂方式将PH1000溶液旋涂在所述金属阳极的背向所述透明衬底的表面上；以10...

【专利技术属性】
技术研发人员：何凤琴，梁瑜芯，李慧，刘英，侯雯文，
申请(专利权)人：黄河水电光伏产业技术有限公司青海黄河上游水电开发有限责任公司国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：