CN105374942A - 一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105374942A
CN105374942A CN201510740540.8A CN201510740540A CN105374942A CN 105374942 A CN105374942 A CN 105374942A CN 201510740540 A CN201510740540 A CN 201510740540A CN 105374942 A CN105374942 A CN 105374942A
Authority
CN
China
Prior art keywords
perovskite
solar cell
based solar
layer
hole transmission
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
CN201510740540.8A
Other languages
English (en)
Inventor
姜文龙
杨铁莹
高兴宇
潘子兰
种晓
麻祥才
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.)
Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
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 Shanghai Institute of Applied Physics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Applied Physics of CAS
Priority to CN201510740540.8A priority Critical patent/CN105374942A/zh
Publication of CN105374942A publication Critical patent/CN105374942A/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
    • H10K30/20—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation comprising organic-organic junctions, e.g. donor-acceptor junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/10—Deposition of organic active material
    • H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
    • H10K85/10—Organic polymers or oligomers
    • H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
    • H10K85/115—Polyfluorene; Derivatives thereof
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种钙钛矿基太阳能电池，包括依次连接的衬底、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和背电极，其中，所述空穴传输层包括导电聚合物，选自由以下聚合物组成的组中的至少一种聚合物：聚吡咯、聚苯撑乙炔、聚苯乙炔、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和聚噻吩。本发明还提供一种钙钛矿基太阳能电池的制备方法。由于导电聚合物相对于spiro-OMeTAD价格便宜，而其自身结构提供导电载流子，其导电率可以和金属相媲美，由此可以获得廉价的空穴传输材料，从而降低钙钛矿基太阳能电池的成本而使其商业化推广成为可能。另外，由于导电聚合物不易受外界环境的影响，本发明提供的钙钛矿基太阳能电池的稳定性获得提高。

Description

一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池，更具体地涉及一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着世界人口的增长、工业的发展和城市化步伐的加快，全球范围的能源消耗持续增长，环境污染日益严重，用清洁的可再生能源替代传统能源迫在眉睫。其中，太阳能作为清洁的可再生能源由于分布广泛且用之不竭而备受关注。
太阳能最主要的利用方式是太阳能电池。近几年来一种以钙钛矿为吸光材料的新型太阳能电池发展迅猛，经过美国国家可再生能源实验室(NREL)认证的最高效率可达20.1％。已知的钙钛矿基太阳能电池具有多层结构，如图1所示，该钙钛矿基太阳能电池包括衬底1、电子传输层2、钙钛矿光吸收层3、空穴传输层4和背电极5，其具体工作过程原理包括：钙钛矿光吸收层3接受光照，产生的导带电子注入到电子传输层2中，进一步传输到衬底1(阳极)和与该衬底1连接的外电路；钙钛矿光吸收层3的空穴注入到空穴传输层4中，进一步传输到背电极5(阴极)和与该背电极5连接的外电路；最后通过负载完成光能向电能的转变。现有的钙钛矿基太阳能电池的空穴传输层4均是采用spiro-OMeTAD作为其空穴传输材料。spiro-OMeTAD为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(2,2',7,7'-tetrakis(N,N-p-dimethoxy-phenylamino)-9,9'-spirobifluorene)，其合成工艺相当复杂，价格约为黄金的10倍，因此不利于钙钛矿基太阳能电池的商业化推广。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的价格昂贵的问题，本发明旨在提供一种新型的钙钛矿基太阳能电池及其制备方法。
本发明提供一种钙钛矿基太阳能电池，包括依次连接的衬底、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和背电极，其中，所述空穴传输层包括导电聚合物，选自由以下聚合物组成的组中的至少一种聚合物：聚吡咯、聚苯撑乙炔、聚苯乙炔、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和聚噻吩。
所述衬底为氧化铟锡导电玻璃/聚萘二甲酸乙二醇酯柔性导电基片。
所述空穴传输层中不包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴。
所述空穴传输层的厚度为30～400nm。
该钙钛矿基太阳能电池还包括介于空穴传输层和背电极之间的阻挡层。
该阻挡层为三氧化二铬层。
所述阻挡层的厚度为5～20nm。
本发明还提供一种钙钛矿基太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S1，提供一衬底；S2，在所述衬底的上方形成电子传输层；S3，在所述电子传输层的上方形成钙钛矿光吸收层；S4，在所述钙钛矿光吸收层的上方形成空穴传输层；以及S5，在所述空穴传输层的上方形成背电极，其中，将含有导电聚合物的溶液滴加在钙钛矿光吸收层上进行旋涂得到所述空穴传输层，所述导电聚合物为选自由以下聚合物组成的组中的至少一种聚合物：聚吡咯、聚苯撑乙炔、聚苯乙炔、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和聚噻吩。
在所述步骤S4之后和步骤S5之前，该制备方法还包括在空穴传输层的上方形成阻挡层，背电极形成在该阻挡层的上方。
在空穴传输层的上方旋涂一层三氧化二铬得到厚度为5～20nm的阻挡层。
由于导电聚合物相对于spiro-OMeTAD价格便宜，而其自身结构提供导电载流子，其导电率可以和金属相媲美，由此可以获得廉价的空穴传输材料，从而降低钙钛矿基太阳能电池的成本而使其商业化推广成为可能。另外，由于导电聚合物不易受外界环境的影响，本发明提供的钙钛矿基太阳能电池的稳定性获得提高。本发明通过选用氧化铟锡导电玻璃/聚萘二甲酸乙二醇酯柔性导电基片作为衬底，具有质量轻、韧性高、成本低、可进行各种形状或表面设计等优点，另外，还可采用成卷连续生产、快速涂布等技术，便于大面积生产；本发明通过在空穴传输层和背电极之间的阻挡层，防止外界空气与电池内部材料接触的阻挡层，例如使得钙钛矿光吸收层中的甲基碘化铵最大限度不受外界环境的影响，保持了活性，延长了钙钛矿基太阳能电池电池的使用寿命。而且，本发明的钙钛矿基太阳能电池的制备方法简单易行，大幅度节约成本。
附图说明
图1是现有技术的钙钛矿基太阳能电池的结构示意图；
图2是根据本发明的钙钛矿基太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，给出本发明的较佳实施例，并予以详细描述。
图2是根据本发明的钙钛矿基太阳能电池的结构示意图，包括依次连接的衬底10、电子传输层20、钙钛矿光吸收层30、空穴传输层40和背电极50，所述空穴传输层40包括导电聚合物，选自由以下聚合物组成的组中的至少一种聚合物：聚吡咯、聚苯撑乙炔、聚苯乙炔、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和聚噻吩。
所述衬底10为氧化铟锡导电玻璃/聚萘二甲酸乙二醇酯柔性导电基片ITO/PEN。ITO/PEN是一种导电柔性基片，具有质量轻、韧性高、成本低、可进行各种形状或表面设计等优点，另外，由于该材料可采用成卷连续生产、快速涂布等技术，便于大面积生产。在一个优选的实施例中，所述衬底10的厚度为60～500nm。
所述电子传输层20为二氧化钛或氧化锌在衬底10的上方形成的均匀致密层。在一个优选的实施例中，所述电子传输层20的厚度为30～200nm。
所述钙钛矿光吸收层30包括三氧化二铝、二氧化钛或者二氧化锡在电子传输层20的上方形成的多孔结构和掺杂在其中的CH3NH3PbI(3-X)YX所形成的混合结构，其中，X＝0～2，Y为Cl或Br。在一个优选的实施例中，所述钙钛矿光吸收层30包括二氧化钛形成的多孔结构和CH3NH3PbI3。在一个优选的实施例中，所述钙钛矿光吸收层30的厚度为100～1000nm。
所述空穴传输层40中不包括spiro-OMeTAD。所述导电聚合物为聚吡咯。在更优选的一个实施例中，该聚吡咯的分子量为2000～50000。在一个优选的实施例中，该空穴传输层40的厚度为30～400nm。
该钙钛矿基太阳能电池还包括介于空穴传输层40和背电极50之间的阻挡层60，该阻挡层60为三氧化二铬在空穴传输层40的上方形成的防止外界空气与电池内部材料接触的阻挡层，例如使得钙钛矿光吸收层30中的甲基碘化铵最大限度不受外界环境的影响，保持了活性，延长了钙钛矿基太阳能电池电池的使用寿命。在一个优选的实施例中，所述阻挡层60的厚度为5～20nm。
所述背电极50为金、银或碳中的至少一种蒸镀在阻挡层60上的结构。在一个优选的实施例中，所述背电极50为碳。在一个优选的实施例中，所述背电极50的厚度为50～200nm。
本发明还提供一种钙钛矿基太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S1，提供一衬底10；S2，在所述衬底10的上方形成电子传输层20；S3，在所述电子传输层20的上方形成钙钛矿光吸收层30；S4，在所述钙钛矿光吸收层30的上方形成空穴传输层40；以及S5，在所述空穴传输层40的上方形成背电极50，其特征在于，将含有导电聚合物的溶液滴加在钙钛矿光吸收层30上进行旋涂得到所述空穴传输层40，所述导电聚合物为选自由以下聚合物组成的组中的至少一种聚合物：聚吡咯、聚苯撑乙炔、聚苯乙炔、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和聚噻吩。
在所述步骤S1中，ITO/PEN被清洗干燥以形成衬底10。具体地，将导电柔性基片ITO/PEN剪裁后浸泡在乙醇溶液中，24h后取出，在95％的乙醇液中反复荡洗数次以清洗基片表面杂质，吹干后即获得衬底10。
在所述步骤S2中，在衬底10的上表面丝网印刷一层二氧化钛或氧化锌的透明导电层以形成电子传输层20。具体地，控制温度为400～500℃，加热1～3h，即得到厚度为30～200nm的电子传输层20。
在所述步骤S3中，在电子传输层20上旋涂三氧化二铝、二氧化钛或者二氧化锡多孔层浆料形成多孔结构；然后将CH3NH3PbI(3-X)YX结合到多孔结构以形成钙钛矿光吸收层30。具体地，三氧化二铝、二氧化钛或者二氧化锡多孔层浆料滴加到电子传输层20上，4000r·min-1旋涂30s，在马弗炉中500℃烧结20～50min，冷却至室温，制得多孔疏松的多孔结构；然后将含有CH3NH3I的异丙醇溶液滴加在多孔结构上，2000r·min-1旋涂30s，然后在3000r·min-1旋涂30s，在加热板中50～120℃加热30min，冷却至室温；调节温度为50～120℃，在多孔结构上再旋涂含有PbI2的DMF溶液，持续加热1h，即得到厚度为100～1000nm的钙钛矿光吸收层30。
在一个优选的实施例中，将含有聚吡咯的DMF溶液滴加在钙钛矿光吸收层上。具体地，3000r·min-1旋涂30s，然后在干燥器中过夜氧化，得到厚度为30～400nm的空穴传输层40。
在所述步骤S4之后和步骤S5之前，该制备方法还包括在空穴传输层40的上方形成阻挡层60，背电极50形成在该阻挡层60的上方。具体地，在空穴传输层40的上方旋涂一层Cr2O3，即得到厚度为5～20nm的阻挡层60。
在所述步骤S5中，通过高温烧结电极材料形成背电极50。
电池效率测量方法：将制备好的太阳能器件的光阳极和光阴极分别与恒电位/恒电流仪的工作电极和对电极连接。光源使用500w氙灯，入射光强为100mw/cm2，光照面积为0.1cm2。
实施例1
S1，将导电柔性基片ITO/PEN剪裁后浸泡在乙醇溶液中，24h后取出，在95％的乙醇液中反复荡洗数次以清洗基片表面杂质，吹干即获得厚度为60nm的衬底10。
S2，在衬底10的上表面丝网印刷一层二氧化钛的透明导电层，控制温度为450℃，加热1h，即得到厚度为30nm的电子传输层20。
S3，用二氧化钛浆料与乙醇按质量比2:7配制二氧化钛多孔层浆料，将该二氧化钛多孔层浆料滴加到电子传输层20上，4000r·min-1旋涂30s，在马弗炉中500℃烧结20min，冷却至室温，制得多孔疏松的二氧化钛多孔结构；然后将含有5g甲基碘化铵(CH3NH3I)的异丙醇溶液滴加到二氧化钛多孔结构上，2000r·min-1旋涂30s，然后再3000r·min-1旋涂30s，在加热板中70℃加热30min，冷却至室温；调节温度为70℃，在多孔结构上再旋涂5g含有碘化铅(PbI2)的DMF溶液，持续加热1h使得甲基碘化铵和碘化铅反应生成CH3NH3PbI3，即得到厚度为100nm的钙钛矿光吸收层30。
S4，在手操箱中，将10g含80％聚吡咯(分子量为20000)的DMF溶液滴加在钙钛矿光吸收层30上，3000r·min-1旋涂30s，然后在干燥器中过夜氧化，得到厚度为30nm的空穴传输层40。
S4’，在空穴传输层40的上方旋涂一层Cr2O3，即得到厚度为5nm的阻挡层60。
S5，在阻挡层60的上方通过高温烧结碳电极材料形成厚度为50nm的背电极50。
该电池最终光电测试效率为3.95％，电流密度12.40mA/cm2，开路电压0.86V，1000h后电池效率为3.8％，保持了初始效率的96.20％。
实施例2
S1，将导电柔性基片ITO/PEN剪裁后浸泡在乙醇溶液中，24h后取出，在95％的乙醇液中反复荡洗数次以清洗基片表面杂质，吹干即获得厚度为300nm的衬底10。
S2，在衬底10的上表面丝网印刷一层二氧化钛的透明导电层，控制温度为500℃，加热1h，即得到厚度为100nm的电子传输层20。
S3，用二氧化钛浆料与乙醇按质量比2:7配制二氧化钛多孔层浆料，将该二氧化钛多孔层浆料滴加到电子传输层20上，4000r·min-1旋涂30s，在马弗炉中480℃烧结30min，冷却至室温，制得多孔疏松的二氧化钛多孔结构；然后将含有8g甲基碘化铵(CH3NH3I)的异丙醇溶液滴加到二氧化钛多孔结构上，2000r·min-1旋涂30s，然后再3000r·min-1旋涂30s，在加热板中50℃加热30min，冷却至室温；调节温度为120℃，在多孔结构上再旋涂8g含有碘化铅(PbI2)的DMF溶液，持续加热1h使得甲基碘化铵和碘化铅反应生成CH3NH3PbI3，即得到厚度为500nm的钙钛矿光吸收层30。
S4，在手操箱中，将10g含80％聚苯乙炔(分子量为30000)的DMF溶液滴加在钙钛矿光吸收层30上，3000r·min-1旋涂30s，然后在干燥器中过夜氧化，得到厚度为200nm的空穴传输层40。
S4’，在空穴传输层40的上方旋涂一层Cr2O3，即得到厚度为10nm的阻挡层60。
S5，在阻挡层60的上方通过高温烧结银电极材料形成厚度为100nm的背电极50。
该电池最终光电测试效率为8.64％，电流密度18.4mA/cm2，开路电压0.98V，1000h后电池效率为7.73％，保持了初始效率的89.47％。
实施例3
S1，将导电柔性基片ITO/PEN剪裁后浸泡在乙醇溶液中，24h后取出，在95％的乙醇液中反复荡洗数次以清洗基片表面杂质，吹干即获得厚度为500nm的衬底10。
S2，在衬底10的上表面丝网印刷一层氧化锌的透明导电层，控制温度为400℃，加热1h，即得到厚度为200nm的电子传输层20。
S3，用三氧化二铝作为多孔层浆料，将该三氧化二铝多孔层浆料滴加到电子传输层20上，4000r·min-1旋涂30s，在马弗炉中480℃烧结50min，冷却至室温，制得多孔疏松的三氧化二铝多孔结构；然后将含有10g甲基碘化铵(CH3NH3I)的异丙醇溶液滴加到三氧化二铝多孔结构上，2000r·min-1旋涂30s，然后再3000r·min-1旋涂30s，在加热板中100℃加热30min，冷却至室温；调节温度为70℃，在多孔结构上再旋涂10g含有碘化铅(PbI2)的DMF溶液，持续加热1h使得甲基碘化铵和碘化铅反应生成CH3NH3PbI3，即得到厚度为1000nm的钙钛矿光吸收层30。
S4，在手操箱中，将12g含80％聚噻吩(分子量为50000)的DMF溶液滴加在钙钛矿光吸收层30上，3000r·min-1旋涂30s，然后在干燥器中过夜氧化，得到厚度为400nm的空穴传输层40。
S4’，在空穴传输层40的上方旋涂一层Cr2O3，即得到厚度为20nm的阻挡层60。
S5，在阻挡层60的上方通过高温烧结碳电极材料形成厚度为200nm的背电极50。
该电池最终光电测试效率为8.50％，电流密度20.7mA/cm2，开路电压0.96V，1000h后电池效率为7.73％，保持了初始效率的90.94％。
实施例4
S1，将导电柔性基片ITO/PEN剪裁后浸泡在乙醇溶液中，24h后取出，在95％的乙醇液中反复荡洗数次以清洗基片表面杂质，吹干即获得厚度为400nm的衬底10。
S2，在衬底10的上表面丝网印刷一层二氧化钛的透明导电层，控制温度为400℃，加热1h，得到厚度为50nm的电子传输层20。
S3，用二氧化钛浆料与乙醇按质量比2:7配制二氧化钛多孔层浆料，将该二氧化钛多孔层浆料滴加到电子传输层20上，4000r·min-1旋涂30s，在马弗炉中480℃烧结50min，冷却至室温，制得多孔疏松的二氧化钛多孔结构；然后将含有10g甲基碘化铵(CH3NH3I)的异丙醇溶液滴加到二氧化钛多孔结构上，2000r·min-1旋涂30s，然后再3000r·min-1旋涂30s，在加热板中100℃加热30min，冷却至室温；调节温度为70℃，在多孔结构上再旋涂10g含有碘化铅(PbI2)的DMF溶液，持续加热1h使得甲基碘化铵和碘化铅反应生成CH3NH3PbI3，即得到厚度为600nm的钙钛矿光吸收层30。
S4，在手操箱中，将12g含80％聚对苯撑(分子量为50000)的DMF溶液滴加在钙钛矿光吸收层30上，3000r·min-1旋涂30s，然后在干燥器中过夜氧化，得到厚度为100nm的空穴传输层40。
S4’，在空穴传输层40的上方旋涂一层Cr2O3，即得到厚度为20nm的阻挡层60。
S5，在阻挡层60的上方通过高温烧结碳电极材料形成厚度为200nm的背电极50。
该电池最终光电测试效率为6.77％，电流密度16.35mA/cm2，开路电压0.743VV，1000h后电池效率为6.13％，保持了初始效率的90.54％。
实施例5
S1，将导电柔性基片ITO/PEN剪裁后浸泡在乙醇溶液中，24h后取出，在95％的乙醇液中反复荡洗数次以清洗基片表面杂质，吹干即获得厚度为100nm的衬底10。
S2，在衬底10的上表面丝网印刷一层氧化锌的透明导电层，控制温度为400℃，加热1h，得到厚度为60nm的电子传输层20。
S3，用二氧化钛浆料与乙醇按质量比2:7配制二氧化钛多孔层浆料，将该二氧化钛多孔层浆料滴加到电子传输层20上，4000r·min-1旋涂30s，在马弗炉中480℃烧结50min，冷却至室温，制得多孔疏松的二氧化钛多孔结构；然后将含有10g甲基碘化铵(CH3NH3I)的异丙醇溶液滴加到二氧化钛多孔结构上，2000r·min-1旋涂30s，然后再3000r·min-1旋涂30s，在加热板中100℃加热30min，冷却至室温；调节温度为70℃，在多孔结构上再旋涂10g含有碘化铅(PbI2)的DMF溶液，持续加热1h使得甲基碘化铵和碘化铅反应生成CH3NH3PbI3，即得到厚度为400nm的钙钛矿光吸收层30。
S4，在手操箱中，将10g含80％聚对苯撑乙烯(分子量为50000)的DMF溶液滴加在钙钛矿光吸收层30上，3000r·min-1旋涂30s，然后在干燥器中过夜氧化，得到厚度为100nm的空穴传输层40。
S4’，在空穴传输层40的上方旋涂一层Cr2O3，即得到厚度为15nm的阻挡层60。
S5，在阻挡层60的上方通过高温烧结碳电极材料形成厚度为200nm的背电极50。
该电池最终光电测试效率为8.21％，电流密度21.51mA/cm2，开路电压0.70VV，1000h后电池效率为7.13％，保持了初始效率的86.85％。
以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。

Claims (10)

1.一种钙钛矿基太阳能电池，包括依次连接的衬底、电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和背电极，其特征在于，所述空穴传输层包括导电聚合物，选自由以下聚合物组成的组中的至少一种聚合物：聚吡咯、聚苯撑乙炔、聚苯乙炔、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和聚噻吩。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿基太阳能电池，其特征在于，所述衬底为氧化铟锡导电玻璃/聚萘二甲酸乙二醇酯柔性导电基片。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿基太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层中不包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿基太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为30～400nm。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿基太阳能电池，其特征在于，该钙钛矿基太阳能电池还包括介于空穴传输层和背电极之间的阻挡层。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿基太阳能电池，其特征在于，该阻挡层为三氧化二铬层。
7.根据权利要求5所述的钙钛矿基太阳能电池，其特征在于，所述阻挡层的厚度为5～20nm。
8.一种钙钛矿基太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
S1，提供一衬底；
S2，在所述衬底的上方形成电子传输层；
S3，在所述电子传输层的上方形成钙钛矿光吸收层；
S4，在所述钙钛矿光吸收层的上方形成空穴传输层；以及
S5，在所述空穴传输层的上方形成背电极，
其特征在于，
将含有导电聚合物的溶液滴加在钙钛矿光吸收层上进行旋涂得到所述空穴传输层，所述导电聚合物为选自由以下聚合物组成的组中的至少一种聚合物：聚吡咯、聚苯撑乙炔、聚苯乙炔、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和聚噻吩。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤S4之后和步骤S5之前，该制备方法还包括在空穴传输层的上方形成阻挡层，背电极形成在该阻挡层的上方。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在空穴传输层的上方旋涂一层三氧化二铬得到厚度为5～20nm的阻挡层。
CN201510740540.8A 2015-11-04 2015-11-04 一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法 Pending CN105374942A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510740540.8A CN105374942A (zh) 2015-11-04 2015-11-04 一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510740540.8A CN105374942A (zh) 2015-11-04 2015-11-04 一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105374942A true CN105374942A (zh) 2016-03-02

Family

ID=55376929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510740540.8A Pending CN105374942A (zh) 2015-11-04 2015-11-04 一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105374942A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106449982A (zh) * 2016-10-11 2017-02-22 中山大学 一种以氧化铬为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106784325A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 天津市职业大学 一种以钙钛矿型复合材料作为空穴传输层的钙钛矿太阳电池及制备方法
CN106876596A (zh) * 2017-02-21 2017-06-20 华侨大学 以Cr2O3为电子传输物质的钙钛矿太阳能电池的制备方法
WO2019000641A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 South University Of Science And Technology Of China METHOD FOR PREPARING A SOLAR CELL MODULE IN PEROVSKITE BY ROLLER ROLL PRINTING
CN110754004A (zh) * 2017-05-05 2020-02-04 洛桑联邦理工学院 长期具有高操作稳定性的基于无机空穴导体的钙钛矿光电转换装置
CN113035994A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种修饰CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101504971A (zh) * 2009-02-17 2009-08-12 电子科技大学 一种基于双极有机材料的有机光电器件及其制备方法
CN104377304A (zh) * 2014-09-12 2015-02-25 中国科学院物理研究所 钙钛矿基薄膜太阳电池及其制备方法
CN104718195A (zh) * 2012-02-14 2015-06-17 内克斯特能源技术有限公司 使用有机小分子半导体化合物的电子器件

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101504971A (zh) * 2009-02-17 2009-08-12 电子科技大学 一种基于双极有机材料的有机光电器件及其制备方法
CN104718195A (zh) * 2012-02-14 2015-06-17 内克斯特能源技术有限公司 使用有机小分子半导体化合物的电子器件
CN104377304A (zh) * 2014-09-12 2015-02-25 中国科学院物理研究所 钙钛矿基薄膜太阳电池及其制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106449982A (zh) * 2016-10-11 2017-02-22 中山大学 一种以氧化铬为电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106784325A (zh) * 2016-12-26 2017-05-31 天津市职业大学 一种以钙钛矿型复合材料作为空穴传输层的钙钛矿太阳电池及制备方法
CN106784325B (zh) * 2016-12-26 2018-11-27 天津市职业大学 一种以钙钛矿型复合材料作为空穴传输层的钙钛矿太阳电池及制备方法
CN106876596A (zh) * 2017-02-21 2017-06-20 华侨大学 以Cr2O3为电子传输物质的钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN110754004A (zh) * 2017-05-05 2020-02-04 洛桑联邦理工学院 长期具有高操作稳定性的基于无机空穴导体的钙钛矿光电转换装置
WO2019000641A1 (en) * 2017-06-28 2019-01-03 South University Of Science And Technology Of China METHOD FOR PREPARING A SOLAR CELL MODULE IN PEROVSKITE BY ROLLER ROLL PRINTING
CN113035994A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种修饰CsPbI3量子点钙钛矿太阳能电池的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105374942A (zh) 一种钙钛矿基太阳能电池及其制备方法
Huang et al. Application of carbon materials as counter electrodes of dye-sensitized solar cells
Saranya et al. Developments in conducting polymer based counter electrodes for dye-sensitized solar cells–An overview
CN104134711B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池的制备方法
Murakami et al. Counter electrodes for DSC: application of functional materials as catalysts
Hao et al. Recent advances in alternative cathode materials for iodine-free dye-sensitized solar cells
CN102347143B (zh) 一种石墨烯复合多孔对电极、制备方法及其应用
CN104701023B (zh) 一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方法
CN203377110U (zh) 一种染料敏化太阳能电池复合结构对电极
CN102097218B (zh) 一种量子点敏化太阳能电池
CN104966763B (zh) 一种提高钙钛矿太阳能电池效率的方法
CN105845443B (zh) 一种原位制备的碳量子点敏化太阳能电池
CN101271774B (zh) 一种可用于太阳能电池光阳极的材料、其制备方法及应用
CN103839687B (zh) 一种叠层染料敏化太阳电池
CN104992843B (zh) 一种二硫化钛纳米片/石墨烯复合材料对电极及其制备方法
Idígoras et al. Highly efficient flexible cathodes for dye sensitized solar cells to complement Pt@ TCO coatings
CN104810480A (zh) 一种用于钙钛矿电池的二氧化钛薄层的制备方法
CN103219159A (zh) 一种用于量子点敏化太阳电池的CuxS(x=1–2)对电极的制备方法
CN103474243A (zh) 基于硫化镍纳米片的染料敏化太阳能电池对电极制备方法
CN207705241U (zh) 一种以硫化镉作为窗口材料的钙钛矿薄膜太阳能电池
CN107369769B (zh) 一种基于喷涂三氧化钼阳极缓冲阵列的有机太阳能电池及其制备方法
CN109216554B (zh) 一种以p3ht/石墨烯为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN104867678B (zh) 导电聚合物/氧化锌复合对电极及其制备方法
CN205141029U (zh) 一种倒置可溶液旋涂的杂化钙钛矿太阳电池装置
CN105261704A (zh) 碳骨架包覆的高稳定性有机薄膜太阳能电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160302