CN105140402A - 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105140402A
CN105140402A CN201510629345.8A CN201510629345A CN105140402A CN 105140402 A CN105140402 A CN 105140402A CN 201510629345 A CN201510629345 A CN 201510629345A CN 105140402 A CN105140402 A CN 105140402A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
solar cell
perovskite solar
perovskite
conducting base
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201510629345.8A
Other languages
English (en)
Inventor
于振涛
王镜喆
何早阳
张继远
吴聪萍
邹志刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KUNSHAN SUNLAITE NEW ENERGY CO Ltd
Kunshan Innovation Institute of Nanjing University
Original Assignee
KUNSHAN SUNLAITE NEW ENERGY CO Ltd
Kunshan Innovation Institute of Nanjing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KUNSHAN SUNLAITE NEW ENERGY CO Ltd, Kunshan Innovation Institute of Nanjing University filed Critical KUNSHAN SUNLAITE NEW ENERGY CO Ltd
Priority to CN201510629345.8A priority Critical patent/CN105140402A/zh
Publication of CN105140402A publication Critical patent/CN105140402A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法,包括：导电基体，生长在导电基体上的二氧化钛致密层，垂直长在二氧化钛致密层上的二氧化钛纳米管，涂抹于二氧化钛纳米管的钙钛矿层，蒸镀于钙钛矿层的金属电极。本发明提供了一种不使用空穴导电层，成本低，转化率高的钙钛矿太阳能电池，以及电池的制备方法；钙钛矿层填充到管状内部，增加钙钛矿层与介孔的接触面积能传导更多的光电子；本发明不使用空穴导电层，在钙钛矿层上直接蒸镀一层金，在保持一定转化率的情况下可以大大降低钙钛矿太阳能电池的成本。

Description

一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
技术领域
一种太阳能电池以及制备方法，特别是一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池以及制备方法。
背景技术
现有技术中的电池都含有空穴导电层，空穴导电材料比较昂贵。且在以上制备的钙钛矿太阳能电池中大部分使用在导电基体上先旋涂二氧化钛致密层烧结后再旋涂多孔层，这类方法要两次配备溶液两次烧结操作复杂而且容易导致致密层与介孔层结合不紧密，界面形貌不易控制，电子传输路径较长。现有技术还未解决这样的问题。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于本发明提供了一种不使用空穴导电层，成本低，转化率高的钙钛矿太阳能电池，以及电池的制备方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,包括：导电基体，生长在导电基体上的二氧化钛致密层，垂直长在二氧化钛致密层上的二氧化钛纳米管，涂抹于二氧化钛纳米管的钙钛矿层，蒸镀于钙钛矿层的金属电极。
前述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,导电基体为FTO导电玻璃。
前述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,钙钛矿层填充于二氧化钛纳米管内并覆盖于二氧化钛纳米管上。
前述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括如下步骤：
（1）导电基体的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80℃烘干后用UVO处理15min；
（2）将经过步骤（1）后的导电基体涂一层纯钛；
（3）将经过步骤（2）得到的含有钛膜的导电基体采用阳极氧化纯钛一步法制备二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层；
（4）将经步骤（3）得到的二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层清洗后放入马费炉中500℃退火处理30min，然后随炉冷却。
（5）使用钙钛矿在旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层；
（6）将上述钙钛矿层上蒸镀一层金属电极,作为一种优选，金属电极选用金。
前述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法,包括如下步骤：
（1）导电基体的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80℃烘干后用UVO处理15min；
（2）将经过步骤（1）后的导电基体溅射或者蒸镀一层50-1000nm的纯钛，钛膜厚度在50nm～1000nm之间，蒸发功率150-250A，蒸发速率5-10nm/min；
（3）将经过步骤（2）得到的含有钛膜的导电基体通过有机电解液在10～60V电压下阳极氧化1-90min，采用阳极氧化纯钛一步法制备二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层；
（4）将经步骤（3）得到的二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层清洗后放入马费炉中500℃退火处理30min，然后随炉冷却。
（5）使用钙钛矿在旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层；
（6）将上述钙钛矿层上蒸镀一层金属电极。
前述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法,钙钛矿层的材料包括：CH3NH3PbI3、CH3NH3PbClXI3-X。
本发明的有益之处在于：本发明提供了一种不使用空穴导电层，成本低，转化率高的钙钛矿太阳能电池，以及电池的制备方法；钙钛矿层填充到管状内部，增加钙钛矿层与介孔的接触面积能传导更多的光电子，由于纳米管垂直生长在二氧化钛致密层上电子传输路径变短，可以有效传导电子；本发明不使用空穴导电层，在钙钛矿层上直接蒸镀一层金属电极，在保持一定转化率的情况下可以大大降低钙钛矿太阳能电池的成本。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为本发明二氧化钛纳米管的纳米管的SEM图；
图3为本发明二氧化钛纳米管的纳米管与二氧化钛致密层结合处的SEM图；
图中附图标记的含义：
1导电基体，2二氧化钛致密层，3二氧化钛纳米管，4钙钛矿层，5金属电极。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,包括：导电基体1，生长在导电基体1上的二氧化钛致密层2，垂直长在二氧化钛致密层2上的二氧化钛纳米管3，涂抹于二氧化钛纳米管3的钙钛矿层4，蒸镀于钙钛矿层4的金属电极5；作为一种优选，导电基体1为FTO导电玻璃。本发明不使用空穴导电层，在钙钛矿层4上直接蒸镀一层金属电极5，在保持一定转化率的情况下可以大大降低钙钛矿太阳能电池的成本。钙钛矿层4填充于二氧化钛纳米管内并覆盖于二氧化钛纳米管上，增加钙钛矿层4与介孔的接触面积能传导更多的光电子。
一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括如下步骤：
（1）导电基体1的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80℃烘干后用UVO处理15min；
（2）将经过步骤（1）后的导电基体1涂一层纯钛；
（3）将经过步骤（2）得到的含有钛膜的导电基体1采用阳极氧化纯钛一步法制备二氧化钛致密层2和二氧化钛纳米管层3；
（4）将经步骤（3）得到的二氧化钛致密层2和二氧化钛纳米管层3清洗后放入马费炉中500℃退火处理30min，然后随炉冷却。
（5）使用钙钛矿在旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层4；
（6）将上述钙钛矿层4上蒸镀一层金属电极5。
步骤二进一步为：将经过步骤（1）后的导电基体溅射或者蒸镀一层50-1000nm的纯钛，钛膜厚度在50nm～1000nm之间，蒸发功率150-250A，蒸发速率5-10nm/min。
步骤三进一步为：将经过步骤（2）得到的含有钛膜的导电基体通过有机电解液在10～60V电压下阳极氧化1-90min，采用阳极氧化纯钛一步法制备二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层；
钙钛矿层4的材料包括：CH3NH3PbI3、CH3NH3PbClXI3-X；因为有不同的电子-空穴扩散长度，所以可以根据二氧化钛纳米管的长度选择不同的钙钛矿材料，采用不同的材料，二氧化钛纳米管的长度不同。
本发明提供了一种不使用空穴导电层，成本低，转化率高的钙钛矿太阳能电池，以及电池的制备方法；钙钛矿层4填充到管状内部，增加钙钛矿层4与介孔的接触面积能传导更多的光电子；本发明不使用空穴导电层，在钙钛矿层4上直接蒸镀一层金属电极，在保持一定转化率的情况下可以大大降低钙钛矿太阳能电池的成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,其特征在于，包括：导电基体，生长在上述导电基体上的二氧化钛致密层，垂直长在上述二氧化钛致密层上的二氧化钛纳米管，涂抹于上述二氧化钛纳米管的钙钛矿层，蒸镀于上述钙钛矿层的金属电极。
2.根据权利要求1所述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,其特征在于，上述导电基体为FTO导电玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,其特征在于，上述钙钛矿层填充于上述二氧化钛纳米管内并覆盖于上述二氧化钛纳米管上。
4.根据权利要求1所述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
（1）导电基体的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80℃烘干后用UVO处理15min；
（2）将经过步骤（1）后的导电基体涂一层纯钛；
（3）将经过步骤（2）得到的含有钛膜的导电基体采用阳极氧化纯钛一步法制备二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层；
（4）将经步骤（3）得到的二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层清洗后放入马费炉中500℃退火处理30min，然后随炉冷却;
（5）使用钙钛矿在旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层；
（6）将上述钙钛矿层上蒸镀一层金属电极。
5.根据权利要求4述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法,其特征在于，包括如下步骤：
（1）导电基体的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80℃烘干后用UVO处理15min；
（2）将经过步骤（1）后的导电基体溅射或者蒸镀一层50-1000nm的纯钛，钛膜厚度在50nm～1000nm之间，蒸发功率150-250A，蒸发速率5-10nm/min；
（3）将经过步骤（2）得到的含有钛膜的导电基体通过有机电解液在10～60V电压下阳极氧化1-90min，采用阳极氧化纯钛一步法制备二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层；
（4）将经步骤（3）得到的二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层清洗后放入马费炉中500℃退火处理30min，然后随炉冷却；
（5）使用钙钛矿在旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层；
（6）将上述钙钛矿层上蒸镀一层金属电极。
6.根据权利要求1所述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于，上述钙钛矿层的材料包括：CH3NH3PbI3、CH3NH3PbClXI3-X。
CN201510629345.8A 2015-09-29 2015-09-29 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 Pending CN105140402A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510629345.8A CN105140402A (zh) 2015-09-29 2015-09-29 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510629345.8A CN105140402A (zh) 2015-09-29 2015-09-29 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105140402A true CN105140402A (zh) 2015-12-09

Family

ID=54725681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510629345.8A Pending CN105140402A (zh) 2015-09-29 2015-09-29 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105140402A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105957965A (zh) * 2016-05-12 2016-09-21 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种无空穴传输层的高效稳定的钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN115626924A (zh) * 2022-12-22 2023-01-20 北京绿人科技有限责任公司 胺类衍生物有机化合物及其应用、含有胺类衍生物的钙钛矿太阳能电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103928570A (zh) * 2014-04-12 2014-07-16 北京工业大学 一种柔性全固态阵列式钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN104009105A (zh) * 2014-06-11 2014-08-27 复旦大学 一种线状钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN205092270U (zh) * 2015-09-29 2016-03-16 南京大学昆山创新研究院 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103928570A (zh) * 2014-04-12 2014-07-16 北京工业大学 一种柔性全固态阵列式钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN104009105A (zh) * 2014-06-11 2014-08-27 复旦大学 一种线状钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN205092270U (zh) * 2015-09-29 2016-03-16 南京大学昆山创新研究院 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANDREI GHICOV,ET AL: "Self-ordering electrochemistry: a review on growth and functionality of TiO<sub>2</sub> nanotubes and other self-aligned MO<sub>x</sub> structures", 《CHEM. COMMUN》 *
SALAZAR RAUL, ET AL,: "Use of Anodic TiO<sub>2</sub> Nanotube Layers as Mesoporous Scaffolds for Fabricating CH<sub>3</sub>NH<sub>3</sub>PbI<sub>3</sub> Perovskite-Based Solid-State Solar Cells", 《CHEMELECTROCHEM》 *
WANG XIAOYAN, ET AL,: "TiO<sub>2</sub> nanotube arrays based flexible perovskite solar cells with transparent carbon nanotube electrode", 《NANO ENERGY》 *
ZHONG DONG, ET AL,: "Synthesis of oriented TiO<sub>2</sub> nanocones with fast charge transfer for perovskite solar cells", 《NANO ENERGY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105957965A (zh) * 2016-05-12 2016-09-21 东莞市联洲知识产权运营管理有限公司 一种无空穴传输层的高效稳定的钙钛矿太阳电池及其制备方法
CN115626924A (zh) * 2022-12-22 2023-01-20 北京绿人科技有限责任公司 胺类衍生物有机化合物及其应用、含有胺类衍生物的钙钛矿太阳能电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Formation mechanism of TiO2 nanotubes and their applications in photoelectrochemical water splitting and supercapacitors
Zhang et al. Fabrication and supercapacitive performance of long anodic TiO2 nanotube arrays using constant current anodization
CN105206751A (zh) 一种二氧化钛纳米管为介孔层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
Lin et al. Highly efficient InGaN nanorods photoelectrode by constructing Z‐scheme charge transfer system for unbiased water splitting
CN105185598B (zh) 一种用于超级电容器的Mn3O4/TiO2纳米管复合材料及其制备方法
Pang et al. Dye sensitized solar cells using freestanding TiO2 nanotube arrays on FTO substrate as photoanode
Zhang et al. Deposition of transparent TiO 2 nanotubes-films via electrophoretic technique for photovoltaic applications
CN109378390A (zh) 一种制造p-i-n型钙钛矿太阳能电池的方法
Wang et al. Anodic self-organized transparent nanotubular/porous hematite films from Fe thin-films sputtered on FTO and photoelectrochemical water splitting
CN205092270U (zh) 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池
CN105140402A (zh) 一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106086933A (zh) 一种硅光阴极及其制备方法
CN105576128A (zh) 一种控制钙钛矿太阳能电池吸光层形貌的方法
Mohammadpour et al. Fast anodically growth of long, small diameter TiO2 nanotubes by electropolishing of Ti foils in an ethanol-containing solution
CN107170894A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
Chun et al. Fabrication of dye-sensitized solar cells using TiO2-nanotube arrays on Ti-grid substrates
CN114657641A (zh) 一种退火处理的Si基InN纳米柱异质结及其制备方法与应用
WO2024179012A1 (zh) 一种环境湿度发电器件及其制备方法
CN103794374A (zh) 一种基于石墨烯掺杂p3ht的有机无机杂化太阳能电池及其制备方法
CN206480512U (zh) 一种铝箔层打孔的电极片
WO2019144336A1 (zh) 一种太阳能电池组件
CN108832001A (zh) 一种无铅钙钛矿太阳能电池器件及其制备方法
CN105932158A (zh) 一种线状钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN104928648B (zh) 一种氧化锌光阳极薄膜及其制备方法和应用
CN205645888U (zh) 一种二氧化钛纳米管为介孔层的钙钛矿太阳能电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20151209