CN103904148A - 以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。特点是它包括透明导电电极、电子传输层、钙钛矿结构吸光层、碲化锌空穴传输层和正电极。本发明采用碲化锌作为空穴传输层优点是可提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，延长使用寿命，减少制备成本。

Description

以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及制备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着传统能源的消耗，能源危机及环境问题已经成为当前世界面临的严重问题，绿色、安全、取之不尽的太阳能使光伏发电成为解决人类能源危机与环境污染的理想方案。高的光电转换效率和低的制造成本是能普及推广光伏发电的前提条件。因此，兼具高效率和低成本的太阳能电池是人们在能源领域不断追求的目标。
在现在太阳能实际应用中，硅光电池以其成熟的工艺，较高的光电转化效率在各类光伏器件中占主导地位。但其昂贵的价格限制了硅电池的广泛应用。目前，商用太阳能电池市场上占主导地位的硅太阳能电池仍不能满足低成本的要求。而2009年出现的以具有钙钛矿晶体结构的有机金属卤化物为吸光层的太阳能电池（简称钙钛矿太阳能电池）近年来快速发展，2013年其实验室光电转换效率已达到15%，并有望在未来几年突破20%，其高效率，低成本的特点使其成为最具市场潜力的新型太阳能电池。
钙钛矿太阳能电池由透明导电电极、电子传输层、钙钛矿结构吸光层、空穴传输层和正电极组成。目前广泛使用的空穴传输层是大分子有机物，而其成本高，稳定性差，从而限制了钙钛矿电池长期使用的要求。因此，采用稳定性较好的无机物作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层对于推进钙钛矿太阳能电池的实际应用具有很大的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种以碲化锌作为钙钛矿太阳能电池空穴传输层的设计方案。
本发明的设计方案在于该太阳能电池的吸光层与正电极之间的空穴传输层为碲化锌。该钙钛矿太阳能电池包括：透明导电电极、电子传输层、钙钛矿结构吸光层、碲化锌空穴传输层和正电极。
所述的钙钛矿太阳能电池的结构为：在碲化锌空穴传输层4上依次为钙钛矿结构吸光层3、电子传输层2和透明导电电极1，正电极5制备在碲化锌空穴传输层4的背面；
所述的碲化锌空穴传输层4的厚度为1nm-300nm。
以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法有正向制备和反向制备有两种方法；具体如下：
正向制备方法步骤如下：首先，在透明导电电极1上采用水热法或原子层沉积或旋涂工艺制备电子传输层2；接着采用旋涂工艺制备钙钛矿结构吸光层3；然后采用旋涂、原子层沉积、磁控溅射或热蒸发方法制备碲化锌空穴传输层4；最后在碲化锌空穴传输层4背面沉积正电极完成太阳能电池的制备；
反向制备方法步骤如下：首先在中间衬底上按正向制备方法中相同工艺依次制备正电极5、碲化锌空穴传输层4、钙钛矿结构吸光层3、电子传输层2；然后采用磁控溅射工艺制备透明导电电极1，最后，去除中间衬底完成太阳能电池的制备。所述的中间衬底可采用适合制备工艺的任意材料。
本发明的优点在于：碲化锌空穴传输层比有机物作为空穴传输层具有更优异的化学稳定性和较低的成本。
附图说明
图1为本发明的以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
钙钛矿太阳能电池结构为：透明导电电极和依次层叠于该电极上的电子传输层、钙钛矿结构吸光层、厚度为10nm的碲化锌纳米颗粒空穴传输层和金正电极。
实施例2：
钙钛矿太阳能电池结构为：透明导电电极和依次层叠于该电极上的电子传输层、钙钛矿结构吸光层、通过原子层沉积制备的厚度为1nm的碲化锌空穴传输层和银正电极。
实施例3：
钙钛矿太阳能电池结构为：透明导电电极和依次层叠于该电极上的电子传输层、钙钛矿结构吸光层、通过磁控溅射制备的厚度为50nm的碲化锌空穴传输层和铂电极。
实施例4：
钙钛矿太阳能电池结构为：透明导电电极和依次层叠于该电极上的电子传输层、钙钛矿结构吸光层、通过热蒸发制备的厚度为100nm的碲化锌空穴传输层和金正电极。
实施例5：
钙钛矿太阳能电池结构为：金正电极，通过原子层沉积在金正电极上制备的厚度为150nm的碲化锌空穴传输层，依次层叠于碲化锌空穴传输层上的钙钛矿结构吸光层、电子传输层、和透明导电电极。
实施例6：
钙钛矿太阳能电池结构为：银正电极，通过磁控溅射在银正电极上制备的厚度为200nm的碲化锌空穴传输层，依次层叠于碲化锌空穴传输层上的钙钛矿结构吸光层、电子传输层、和透明导电电极。
实施例7：
钙钛矿太阳能电池结构为：铂正电极，通过热蒸发在正电极上制备的厚度为250nm的碲化锌空穴传输层，依次层叠于碲化锌空穴传输层上的钙钛矿结构吸光层、电子传输层、和透明导电电极。
实施例8：
钙钛矿太阳能电池结构为：金正电极，在金正电极上旋涂厚度为300nm的碲化锌纳米颗粒空穴传输层，依次层叠于碲化锌空穴传输层上的钙钛矿结构吸光层、电子传输层、和透明导电电极。

Claims (2)

1.一种以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池，它包括：透明导电电极（1）、电子传输层（2）、钙钛矿结构吸光层（3）、碲化锌空穴传输层（4）和正电极（5），其特征在于：
所述的钙钛矿太阳能电池的结构为：在碲化锌空穴传输层（4）上依次为钙钛矿结构吸光层（3）、电子传输层（2）和透明导电电极（1），正电极（5）制备在碲化锌空穴传输层（4）的背面；
所述的碲化锌空穴传输层（4）的厚度为1nm-300nm。
2.一种如权利要求1所述的一种以碲化锌为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述的制备方法有正向制备和反向制备有两种方法；
正向制备方法步骤如下：首先，在透明导电电极（1）上采用水热法或原子层沉积或溶胶凝胶法制备电子传输层（2）接着采用旋涂工艺制备钙钛矿结构吸光层（3）；然后采用旋涂、原子层沉积、磁控溅射或热蒸发方法制备碲化锌空穴传输层（4）；最后在碲化锌空穴传输层（4）背面沉积正电极完成太阳能电池的制备；
反向制备方法步骤如下：首先在中间衬底上按正向制备方法中相同工艺依次制备正电极（5）、碲化锌空穴传输层（4）、钙钛矿结构吸光层（3）电子传输层（2）；然后采用磁控溅射工艺制备透明导电电极（1），最后，去除中间衬底完成太阳能电池的制备。
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