本发明专利技术提供了一种太阳能电池及其应用，所述太阳能电池包括层叠设置的基底、电子传输层、纳米球层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和电极层，所述钙钛矿吸光层部分填充在纳米球层中；所述纳米球层包括酸处理后的二氧化硅纳米球。本发明专利技术所述太阳能电池的纳米球层包括酸处理二氧化硅，能够实现纳米球层在低浓度下的自组装，从而能够得到具有较大的比表面积和较好的电子传输通道的三维有序纳米球层，使太阳能电池的光电转换效率提高，且重复性及稳定性较好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池，涉及一种太阳能电池及其应用。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池因其具有制备成本低，可采用溶液方法制备等优点，另外其吸收层钙钛矿材料具有优异的光电性能，拥有带隙大范围可调、吸光系数大、载流子扩散长度长、迁移率高以及缺陷容忍度高等突出优点。这使得钙钛矿太阳能电池迅速成为国内外研究热点，在不到十年的时间内，效率突飞猛涨，由2009年最开始的3.8%的光电转换效率，目前已经上升为26.14%，其效率已经可以与传统的硅电池相媲美，并且钙钛矿太阳能电池制备工艺相对简单、成本更低，因此具有非常大的应用前景。
2、钙钛矿太阳能电池的结构可分为介孔结构和平面结构，介孔结构的钙钛矿太阳能电池，由透明导电衬底、etl层（电子传输层）、介孔支架层及填充在其中的钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极层依次组成。cn 104409636a针对制约着钙钛矿薄膜太阳电池技术发展中存在的瓶颈问题，公开了一种带有三维有序介孔支架层的钙钛矿薄膜太阳能电池结构及其制备方法，由透明导电衬底、致密层、三维有序介孔支架层及填充在其中的钙钛矿吸光层、空穴传输层和对电极层依次组成叠层结构，三维有序介孔支架层以水溶性胶体晶为模板制备三维有序介孔材料，通过调控模板微球尺寸可以制备孔径大小可控的介孔支架层，进而控制钙钛矿薄膜的结晶过程及晶粒的大小。其使用模板法制备出的三维有序介孔支架层方法步骤繁琐，多了至少一个步骤，产业化时会大大增加成本。
3、基于以上研究，需要提供一种太阳能电池，所述太阳能电池成本更低，具备低浓度自组装介孔支架层。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种太阳能电池及其应用，所述太阳能电池的纳米球层包括酸处理二氧化硅，能够在制备纳米球层时，使二氧化硅长时间维持溶液的低浓度，实现在低浓度下的自组装，从而能够得到具有较大的比表面积和较好的电子传输通道的三维有序纳米球层，使太阳能电池的光电转换效率提高，且重复性及稳定性较好。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括层叠设置的基底、电子传输层、纳米球层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和电极层，所述钙钛矿吸光层部分填充在纳米球层中；
4、所述纳米球层包括酸处理后的二氧化硅纳米球。
5、本专利技术所述太阳能电池在电子传输层和钙钛矿吸光层之间包括纳米球层，所述纳米球层包括酸处理后的二氧化硅纳米球，酸处理后的二氧化硅纳米球能够实现低浓度的自组装，使得所述纳米球层为具有较大的比表面积和较好的电子传输通道的三维有序介孔支架层，从而使太阳能电池的光电转换效率提高，重复性及稳定性好。
6、由于本专利技术所述纳米球层为介孔支架层，因此，钙钛矿吸光层能够部分填充在纳米球层中。
7、优选地，所述纳米球层的厚度为100-300nm，例如可以是100nm、125nm、150nm、175nm、200nm、225nm、250nm、275nm或300nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为200-260nm
8、优选地，所述基底包括玻璃导电基底，所述电极层包括金属电极。
9、优选地，制备所述纳米球层的方法包括如下步骤：
10、将酸处理后的二氧化硅纳米球分散在水中，得到二氧化硅纳米球分散液，将所述二氧化硅纳米球分散液进行涂覆和退火后，得到所述纳米球层。
11、采用酸处理后的二氧化硅纳米球制备纳米球层，使sio2纳米球中原本裹挟的nh4+可以被h+替换，当再次被分散在水中时，这些被酸处理过的sio2纳米球长时间维持溶液的低离子浓度，从而保证了足够强的排斥力，实现在低浓度下的自组装，得到具有较大的比表面积和较好的电子传输通道的三维有序介孔支架层，使太阳能电池的光电转换效率提高，重复性及稳定性好。
12、优选地，所述二氧化硅纳米球分散液的浓度小于10wt%，例如可以是1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%或9wt%，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1-5wt%。
13、现有技术中有序自组装所需要的阈值浓度都在30 wt%，低于阈值浓度后则分散液不稳定，而本专利技术所述制备方法不仅更简单，成本更低，还能实现在浓度低至1-5wt%下进行自组装。
14、优选地，制备所述酸处理后的二氧化硅纳米球的方法包括如下步骤：
15、将二氧化硅纳米球、水和酸进行混合、固液分离和洗涤后，得到所述酸处理后的二氧化硅纳米球。
16、优选地，所述二氧化硅纳米球、水和酸进行混合至溶液ph为1-4，例如可以是1、2、3或4，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
17、优选地，所述混合的时间为10-20h，例如可以是10h、12h、14h、16h、18h或20h，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
18、本专利技术酸处理的ph和酸处理的时间会影响得到的二氧化硅纳米球分散液的稳定性，若酸处理的ph过小或者酸处理的时间过长，则处理效果不佳，二氧化硅纳米球分散液的电导率增加，若酸处理的ph过大或者酸处理的时间过短，则处理效果不佳，二氧化硅纳米球分散液的稳定性将会下降。
19、本专利技术采用水进行洗涤，洗涤次数为2-4次。
20、优选地，制备所述二氧化硅纳米球的方法包括如下步骤：
21、将硅源、溶剂和铵类物质进行混合、固液分离和纯化后，得到所述二氧化硅纳米球。
22、优选地，所述二氧化硅纳米球的平均直径为20-150nm，例如可以是30nm、50nm、80nm、100nm、125nm或150nm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
23、所述硅源包括teos（正硅酸四乙酯），所述溶剂包括醇和水，所述铵类物质包括氢氧化铵，所述硅源和铵类物质的质量比为10:(0.2-0.5)，例如可以是10:0.2、10:0.3、10:0.4或10:0.5，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
24、优选地，所述涂覆的方式包括旋涂，所述旋涂的次数为1-3次，例如可以是1次、2次或3次，转速为1000-3000rpm，例如可以是1000rpm、2000rpm或3000rpm，时间为20-40s，例如可以是20s、30s或40s，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
25、优选地，所述退火的温度为150-250℃，例如可以是150℃、200℃或250℃，时间为20-40min，例如可以是20min、30min或40min，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
26、优选地，制备所述纳米球层的方法包括如下步骤：
27、（1）将硅源、溶剂和铵类物质进行混合、固液分离和纯化后，得到所述二氧化本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括层叠设置的基底、电子传输层、纳米球层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和电极层，所述钙钛矿吸光层部分填充在纳米球层中；
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述纳米球层的厚度为100-300nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，制备所述纳米球层的方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述二氧化硅纳米球分散液的浓度小于10wt%。
5.根据权利要求3或4所述的太阳能电池，其特征在于，制备所述酸处理后的二氧化硅纳米球的方法包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，所述二氧化硅纳米球、水和酸进行混合至溶液pH为1-4；
7.根据权利要求5所述的太阳能电池，其特征在于，制备所述二氧化硅纳米球的方法包括如下步骤：
8.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述涂覆的方式包括旋涂，所述旋涂的次数为1-3次，转速为1000-3000rpm，时间为20-40s；
9.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，制备所述纳米球层的方法包括如下步骤：
10.一种用电设备，其特征在于，所述用电设备包括如权利要求1-9任一项所述的太阳能电池。
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【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括层叠设置的基底、电子传输层、纳米球层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和电极层，所述钙钛矿吸光层部分填充在纳米球层中；
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述纳米球层的厚度为100-300nm。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，制备所述纳米球层的方法包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述二氧化硅纳米球分散液的浓度小于10wt%。
5.根据权利要求3或4所述的太阳能电池，其特征在于，制备所述酸处理后的二氧化硅纳米球的方法包括如下步骤：...
【专利技术属性】
技术研发人员：李子佳，王树茂，李晓伟，贾镇，汪勇，金童，
申请(专利权)人：正泰新能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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