一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，涉及钙钛矿太阳能电池领域。该全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述钙钛矿太阳能电池由里到外依次包括透明导电阴极基底层、UV层Ⅰ、电子传输层、钙钛矿层、UV层Ⅱ、空穴传输层、修饰层和金属阳极。该全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，制作与单组钙钛矿太阳能电池规格相等的铝框架，整个高效钙钛矿太阳能电池得制备工艺均于铝框架内进行，能够对成型过程中的高效钙钛矿太阳能电池全程防护，利用双层的UV材料将电子传输层、钙钛矿层包裹其内，提供全方位保护，有效保证内部光谱的光稳定性。有效保证内部光谱的光稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池
，具体为一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿型太阳能电池，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。
[0003]现有的部分高效钙钛矿太阳能电池在制备工艺上存在着高成本、高能耗以及易破碎、高污染等问题，例如公开号为CN109461818A的专利技术专利公开的制备高效钙钛矿太阳能电池的方法，步骤繁琐、制备耗时长，且材料危害性大，是制约其进一步发展的重要因素，为此，现提出一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0004](一)解决的技术问题
[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，能够解决工艺上存在着高成本、高能耗以及易破碎得高污染等问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述钙钛矿太阳能电池由里到外依次包括透明导电阴极基底层、UV层Ⅰ、电子传输层、钙钛矿层、UV层Ⅱ、空穴传输层、修饰层和金属阳极；制备方法包括以下步骤：
[0008]S1、制作与单组钙钛矿太阳能电池规格相等的铝框架，铝框架为空心结构，于铝框架的内壁上开设向外凸起的开孔，将预备的透明导电阴极基底层敷设于铝框架的一面，确保透明导电阴极基底层将铝框架的一面封堵；
[0009]S2、将铝框架架设于无菌环境内，确保铝框架底部预留一定空间，将紫外线照射灯放置与铝框架的底部中央处，将预备的定量UV层Ⅰ原料倾倒于铝框内，同时控制紫外线照射灯开启，照射15
‑
30min，UV层Ⅰ原料处于未完全固化状态；
[0010]S3、于UV层Ⅰ原料处于未完全固化状态时，将铝框架固定于气相沉积设备内，将预备的电子传输层原料灌装入气相沉积设备内，利用气相沉积设备于未完成成型的UV层Ⅰ表面形成电子传输层；
[0011]S4、将铝框架从气相沉积设备内取出，再将其固定安装于旋涂机转盘中心处，将钙钛矿层原料灌注于旋涂机滴头内，控制旋涂机将钙钛矿层原料旋涂于电子传输层表面，旋涂机转盘转速控制为1500
‑
1580rpm，旋涂两次，两段旋涂作业后，控制旋涂机停机，停机10
‑
20min后，电子传输层表面形成钙钛矿层；
[0012]S5、将预备的定量UV层Ⅱ原料倾倒于铝框内，UV层Ⅱ原料覆盖钙钛矿层，同时控制紫外线照射灯开启，持续照射30
‑
40min，UV层Ⅱ原料于钙钛矿层表面固化，形成UV层Ⅱ；
[0013]S6、通过旋涂法或真空蒸镀法将含有空穴传输层原料敷设到于UV层Ⅱ表面，形成空穴传输层，将修饰层通过旋涂法旋涂覆盖于空穴传输层表面，在将铝框架送入加热室内，控制加热室内温度升至35
‑
45℃，持续加热12
‑
24min后，将铝框架从加热室转移至常温环境下，待修饰层原料冷却固化后，空穴传输层表面形成修饰层；
[0014]S7、将铝框架内未成型的多层钙钛矿太阳能电池坯料取出，再将其送至真空蒸发镀膜设备内，再将金属阳极原料溶液灌装入真空蒸发镀膜设备，利用真空蒸发镀膜设备于修饰层表面蒸镀金属阳极；
[0015]即得该全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池。
[0016]优选的，所述所述UV层Ⅰ和UV层Ⅱ将电子传输层和钙钛矿层包围其内，所述透明导电阴极基底层由厚度相等的ZnO基TCO薄膜和多元TCO薄膜复合而成，电子传输层包括但不限于CuPc和TiOPC，所述修饰层为LiPON，所述空穴传输层包括但不限于PVK、NPB、TPH和TAPC，所述金属阳极为Ag或Cu中的任意一种，所述透明导电阴极基底层的厚度为210
‑
330nm，钙钛矿层的厚度为320
‑
350nm，空穴传输层的厚度为85
‑
100nm。
[0017]优选的，所述步骤S4中，第一段旋涂作业时间控制为15
‑
25min，第二段旋涂作业时间控制为10min，两段旋涂作业之间间隔5分钟，第二次旋涂作业中旋涂机转盘转速降至300
‑
400rpm，所述步骤S1中，铝框架的厚度为0.6
‑
0.8cm，铝框架内壁上的开孔孔径为0.6
‑
0.8mm，相邻两组开孔间隔控制为0.5
‑
1.0cm，所述步骤S7中，金属阳极蒸镀后经过洗涤剂、去离子水、和丙酮的超声波清洗，真空蒸发镀膜设备内压力控制为0.56
‑
0.88MPa。
[0018](三)有益效果
[0019]与现有技术相比，本专利技术提供了一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，具备以下有益效果：
[0020]1、该全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，制作与单组钙钛矿太阳能电池规格相等的铝框架，整个高效钙钛矿太阳能电池得制备工艺均于铝框架内进行，能够对成型过程中的高效钙钛矿太阳能电池全程防护，有效降低高效钙钛矿太阳能电池的在制备过程中由于自身的脆弱性出现碎裂、破损的情况，同时能够对高效钙钛矿太阳能电池进行定型，铝框架内侧壁的开孔能够将多余的UV材料排出，有效减少高效钙钛矿太阳能电池四边出现瑕疵的情况，为高效钙钛矿太阳能电池的质量和完整性提供保障。
[0021]2、该全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，利用双层的UV材料将电子传输层、钙钛矿层包裹其内，提供全方位保护，有效保证内部光谱的光稳定性，UV材料的无毒性具有绿色环保和强度高的特点，降低高效钙钛矿太阳能电池制备过程中对外部环境造成的污染，复合绿色环保的要求，有利于推动高效钙钛矿太阳能电池产业的发展，利于推广和使用。
[0022]2、该全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，透明导电阴极基底层由厚度相等的ZnO基TCO薄膜和多元TCO薄膜复合而成，在保证高效钙钛矿太阳能电池透光率、导电率的同时，能够提升高效钙钛矿太阳能电池内部的载流子迁移率，进一步为高效钙钛矿太阳能电池全光谱光稳定性提供保障。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术的实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描
述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例一：
[0025]一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，钙钛矿太阳能电池由里到外依次包括透明导电阴极基底层、UV层Ⅰ、电子传输层、钙钛矿层、UV层Ⅱ、空穴传输层、修饰层和金属阳极；
[0026]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全光谱光稳定的高效钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述钙钛矿太阳能电池由里到外依次包括透明导电阴极基底层、UV层Ⅰ、电子传输层、钙钛矿层、UV层Ⅱ、空穴传输层、修饰层和金属阳极；制备方法包括以下步骤：S1、制作与单组钙钛矿太阳能电池规格相等的铝框架，铝框架为空心结构，于铝框架的内壁上开设向外凸起的开孔，将预备的透明导电阴极基底层敷设于铝框架的一面，确保透明导电阴极基底层将铝框架的一面封堵；S2、将铝框架架设于无菌环境内，确保铝框架底部预留一定空间，将紫外线照射灯放置与铝框架的底部中央处，将预备的定量UV层Ⅰ原料倾倒于铝框内，同时控制紫外线照射灯开启，照射15
‑
30min，UV层Ⅰ原料处于未完全固化状态；S3、于UV层Ⅰ原料处于未完全固化状态时，将铝框架固定于气相沉积设备内，将预备的电子传输层原料灌装入气相沉积设备内，利用气相沉积设备于未完成成型的UV层Ⅰ表面形成电子传输层；S4、将铝框架从气相沉积设备内取出，再将其固定安装于旋涂机转盘中心处，将钙钛矿层原料灌注于旋涂机滴头内，控制旋涂机将钙钛矿层原料旋涂于电子传输层表面，旋涂机转盘转速控制为1500
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1580rpm，旋涂两次，两段旋涂作业后，控制旋涂机停机，停机10
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20min后，电子传输层表面形成钙钛矿层；S5、将预备的定量UV层Ⅱ原料倾倒于铝框内，UV层Ⅱ原料覆盖钙钛矿层，同时控制紫外线照射灯开启，持续照射30
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40min，UV层Ⅱ原料于钙钛矿层表面固化，形成UV层Ⅱ；S6、通过旋涂法或真空蒸镀法将含有空穴传输层原料敷设到于UV层Ⅱ表面，形成空穴传输层，将修饰层通过旋涂法旋涂覆盖于空穴传输层表面，在将铝框架送入加热室内，控制加热室内温度升至35
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45℃，持续加热12
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24min后，将铝框架从加热室转移至常温环境下，待修饰层原料冷却固化后，空穴传输层表面形成修饰层；S7、将铝框架内未成型的多层钙钛矿太阳能电池坯料取出，再将其送至真空蒸发镀膜设备内，再将金属阳极原料溶液灌装入真空蒸发镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝锋，汪舒蓉，吴成，朱玮珂，陈彬，
申请(专利权)人：成都钛钙新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：