【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层及其低温制备方法和应用，属于光转换材料。
技术介绍
1、nio(氧化镍)作为一种常用的空穴传输层(htl)，在光伏器件如钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池以及其他类型的光电设备中发挥了重要作用。nio作为p型半导体，可以有效地从活性层(如钙钛矿层)中提取空穴，并将其传输到阳极，从而提高器件的整体效率。nio层还可以改善活性层与阳极之间的接触，减少界面处的非辐射复合，提高电荷分离效率。
2、空穴传输层与太阳电池组装是放在电池的背面，在实际应用过程中，电池的背面并不吸收太阳光，但是对于薄膜或薄硅电池，电池正面吸收层无法将所有光谱吸收转换，尤其是红外长波段光子会穿透电池的吸收层到达背面的空穴传输层。若空穴传输层兼具光谱转换功能，可将红外光转换成可见光，继续被吸收层反向吸收。故亟需一种太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层。
3、目前，常用的太阳电池空穴传输层为过渡族金属氧化物，尤其氧化镍最为成熟。但现有一些实际问题还亟待解决，例如晶型控制问题：nio的结晶取向不同会影响空穴传输能力和透过率，如何控制晶型生长调控电学和光学性能属于一项技术难题。另外，纯nio薄膜的导电率较低，需要进行少量元素的掺杂，而掺杂元素的掺入对晶格的影响显著，如何选择掺杂元素并且平衡晶格畸变和导电率提升之间的相互制约也考验现有的制备技术。稀土掺杂薄膜需要温度高于600℃的煅烧或者高压合成才可具备光谱转换功能，同时高质量的nio薄膜制备通常需要高温退火过程，这不仅增加了
4、太阳电池的光电转换效率的提升有效途径包括提升空穴传输效率和增加光吸收率，通常这两种方法需要在太阳电池上叠加两层薄膜(高性能空穴传输层和光谱转换薄膜)，增加了工序和成本，也提升了制备难度。
5、本专利技术制备的nio薄膜具良好的化学稳定性和热稳定性，晶面取向可调，在可见光区域内具有高透过率。通过掺杂和低温处理即可实现高导电率和有效的光谱转换功能。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种提高掺杂后nio薄膜的结晶质量、均匀性和致密性，降低电阻率，增加载流子传输效率；增加空穴传输层的另一层功能—光谱转换：将太阳电池无法吸收的红外或紫外波段转换为吸收率高的可见光波段，进一步提高太阳电池的光电转换效率的太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层。
2、同时，本专利技术提供一种太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层的低温制备方法。
3、同时，本专利技术提供一种太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层的应用。
4、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
5、一种太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层的低温制备方法，包括以下步骤：
6、s1，将稀土硝酸盐1～10mmol与醋酸镍5～50mmol分别溶于50～500ml极性有机溶剂和弱极性有机溶剂中，50～90℃水浴加热并剧烈搅拌1h以上，搅拌速率为800-1200r/min，随后陈化至少24h，形成溶胶凝胶体系；
7、s2，在清洗干净的基体上旋涂溶胶凝胶体系并100～200℃烘干；重复该步骤5-10次，形成厚度在200-400nm范围的薄膜。
8、s3，将旋涂好的薄膜先进行紫外线臭氧辐照处理1～3h，紫外波长200nm，辐照功率20-60w/cm2，臭氧浓度2-8ppm；再进行1100nm卤素短波近红外灯照射0.5～2h，功率1200～2000w，获得太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层。
9、优选地，稀土硝酸盐包括硝酸铒、硝酸镧、硝酸铽、硝酸镱、硝酸钇、硝酸铈或硝酸钪。
10、优选地，极性有机溶剂包括甲醇、1-4丁二醇。
11、优选地，弱极性有机溶剂包括乙醇、2-丙醇。
12、优选地，基体包括玻璃、石英、硅片、塑料片或钙钛矿薄膜。
13、优选地，基体为按照标准流程清洗干净的基体。
14、一种太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层，薄层的电阻率为177.6～370.6ω·cm，迁移率为0.24～0.40cm2/v·s，载流子浓度为1.9×1016～3.0×1016cm-3。
15、本专利技术的太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层在光伏器件中的应用。
16、优选地，光伏器件包括钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池。
17、一种光伏器件，采用本专利技术的太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层制备获得。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
19、本专利技术主要解决以下问题：①提高掺杂后nio薄膜的结晶质量、均匀性和致密性，降低电阻率，增加载流子传输效率。②增加空穴传输层的另一层功能—光谱转换：将太阳电池无法吸收的红外或紫外波段转换为吸收率高的可见光波段，进一步提高太阳电池的光电转换效率。
20、本专利技术是一种低温制备氧化镍空穴传输层的制备方法，无需高温处理即可使氧化镍呈现结晶特性，可以保护衬底，实现不耐高温衬底的nio薄膜沉积，减少受热后nio和衬底结合界面的应力。
21、本专利技术还是一种电导率、载流子浓度和迁移率可控的制备方法，通过加入不同溶剂，调整薄膜的择优取向。
22、本专利技术获得一种间兼具光谱转换功能与空穴传输功能的nio薄膜及其制备方法，可以通过加入稀土盐类调控光谱转换功能。
23、本专利技术简单可控，可以采用现有旋涂方法，通过调配旋涂溶液的溶剂种类和溶质浓度等，实现不同择优取向与功能的氧化镍薄膜，通过择优取向的调控调整nio薄膜的电学性能。
24、本专利技术无需高温热处理即可形成结晶态薄膜，避免衬底受热后产生损伤或者衬底与薄膜的界面产生内应力，可实现所有衬底上nio薄膜的生长。
25、本专利技术沉积薄膜的基体不局限于玻璃或石英，还可以是硅片、塑料片、沉积其他材料(例如钙钛矿薄膜等)的基片等，在此不再一一赘述。
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1.一种太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层的低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，稀土硝酸盐包括硝酸铒、硝酸镧、硝酸铽、硝酸镱、硝酸钇、硝酸铈或硝酸钪。
3.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，极性有机溶剂包括甲醇、1-4丁二醇。
4.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，弱极性有机溶剂包括乙醇、2-丙醇。
5.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，基体包括玻璃、石英、硅片、塑料片或钙钛矿薄膜。
6.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，基体为按照标准流程清洗干净的基体。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的低温制备方法获得的太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层，其特征在于，薄层的电阻率为177.6～370.6Ω·cm，迁移率为0.24～0.40cm2/V·s，载流子浓度为1.9×1016～3.0×1016cm-3。
8.根据权利要求7所述的太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层在
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，光伏器件包括钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池。
10.一种光伏器件，其特征在于，采用权利要求7所述的太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层制备获得。
...【技术特征摘要】
1.一种太阳电池用光谱转换和空穴传输双重功能氧化镍薄层的低温制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，稀土硝酸盐包括硝酸铒、硝酸镧、硝酸铽、硝酸镱、硝酸钇、硝酸铈或硝酸钪。
3.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，极性有机溶剂包括甲醇、1-4丁二醇。
4.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，弱极性有机溶剂包括乙醇、2-丙醇。
5.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，基体包括玻璃、石英、硅片、塑料片或钙钛矿薄膜。
6.根据权利要求1所述的低温制备方法，其特征在于，基体为按照标准流程...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈楷，易雨薇，周延琪，李霜，姚函妤，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
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