CN107768524A - 一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107768524A
CN107768524A CN201711254583.0A CN201711254583A CN107768524A CN 107768524 A CN107768524 A CN 107768524A CN 201711254583 A CN201711254583 A CN 201711254583A CN 107768524 A CN107768524 A CN 107768524A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
perovskite
layer
perovskite solar
light
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.)
Granted
Application number
CN201711254583.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107768524B (zh
Inventor
罗云荣
李昭萍
陈国柱
杨红
张晶
李曼殊
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.)
Hunan Normal University
Original Assignee
Hunan Normal 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 Hunan Normal University filed Critical Hunan Normal University
Priority to CN201711254583.0A priority Critical patent/CN107768524B/zh
Publication of CN107768524A publication Critical patent/CN107768524A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107768524B publication Critical patent/CN107768524B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/88Passivation; Containers; Encapsulations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80Constructional details
    • H10K30/87Light-trapping means
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10KORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法,其特征在于,所述太阳能电池的结构从下至上依次为:透明导电衬底、窗口层、钙钛矿吸光层、防紫外疏水层。与传统的钙钛矿太阳能电池相比,本发明的优点在于:在钙钛矿吸光层表面加了一层防紫外疏水层,一方面,这种防紫外疏水层可以起到防潮保护作用,防止钙钛矿吸光层水解;另一方面,它还可以吸收紫外光,防止钙钛矿吸光层光解,并可将紫外光转化为可见光,加以利用。因此,本发明具有提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转换效率的显著优势。

Description

一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明属新能源领域,具体涉及一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着人类社会的不断进步与发展,由工业生产所带来的能源和环境问题日益明显,化石燃料(石油、煤炭、天然气等)的有限储量及其燃烧带来的全球变暖问题,使人们不得不去寻找和开发环保且可再生的新型能源。太阳能来源丰富,取之不尽,用之不竭,而且太阳能绿色环保无污染,是未来有希望获得大规模应用的新能源之一,受到国际社会的广泛关注与研究,太阳能电池就是将太阳能转换为电能的重要器件之一。
目前,全球太阳能电池生产主要以晶体硅太阳能电池为主,传统的晶硅太阳能电池生产技术较为成熟,但由于其制造成本较高,环境污染大,大大限制了其广泛应用。为此,研究者们逐渐将目光转移到了高效率、低成本的新型太阳能电池上。近年来,基于有机无机杂化钙钛矿材料制备的太阳能电池,由于具有丰富的原料来源、低廉的生产成本和较高的转换效率等优点,受到了众多研究者们的青睐,其研发已获得了飞跃式的发展。
钙钛矿太阳电池虽然具有能量转换效率高和成本低等优点,但制约其应用的因素却依然存在,钙钛矿太阳能电池的稳定性为制约其应用的重要因素之一。而影响钙钛矿太阳能电池稳定性的因素又有很多,如钙钛矿太阳能电池暴露于空气中,空气中的水蒸气会使钙钛矿材料水解;另外,紫外线照射会使钙钛矿材料光解等等。上述缺陷制约了钙钛矿太阳能电池的广泛应用。因此,人们急需寻找一种高效并且性能稳定的钙钛矿太阳能电池来推动太阳能电池的发展。
发明内容
为了提高传统钙钛矿太阳能电池的稳定性与光电转换效率,本发明提供一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法,其特征在于,所述钙钛矿太阳能电池的结构从下至上依次为:透明导电衬底、窗口层、钙钛矿吸光层、防紫外疏水层。所述透明导电衬底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃;所述窗口层材料为TiO2薄膜或ZnO薄膜或SnO2薄膜或CdS薄膜;所述钙钛矿吸光层材料为CH3NH3PbI3或CH3NH3PbCl3或CH3NH3PbBr3;所述防紫外疏水层材料的制备方法,其特征在于,首先,将乙酸丁酯加入到圆底烧瓶中,通氮气0.1小时-1小时后开始加热至70-80 ℃,接着将过氧化二苯甲酰、丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到烧瓶中,保温0.5小时-2小时;然后,将甲基丙烯酸十二氟庚酯缓慢滴加到烧瓶中,反应0.5小时-2小时,加入对羟基苯甲醚的乙酸乙醋溶液,待聚合物溶液冷却后,通过旋转蒸发仪除去乙酸丁酯及未反应的单体;最后,加入适量引发剂与荧光剂,即制得所述的防紫外疏水层。所述钙钛矿太阳能电池的制备过程包括以下几个步骤:首先,取一块干净的透明导电衬底,利用磁控溅射法或溶胶-凝胶法或化学气相沉积法在透明导电衬底上沉积窗口层;然后,利用气相法或液相法或旋涂法在窗口层上沉积钙钛矿吸光层;再利用光固化法在钙钛矿吸光层上沉积防紫外疏水层;最后,采用真空蒸镀法或丝网印刷法分别沉积金属正面和背面电极,即制得所述的钙钛矿太阳能电池。与传统的钙钛矿太阳能电池相比,本发明的优点在于:在钙钛矿吸光层表面加了一层防紫外疏水层,一方面,这种防紫外疏水层可以起到防潮保护作用,防止钙钛矿吸光层水解;另一方面,它还可以吸收紫外光,防止钙钛矿吸光层光解,并可将紫外光转化为可见光,加以利用。因此,本发明具有提高钙钛矿太阳能电池的稳定性和光电转换效率的显著优势。
附图说明
图1是本发明提供的一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池的层结构示意图。
附图1标号说明:
1—透明导电衬底;
2—窗口层;
3—钙钛矿吸光层;
4—防紫外疏水层。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明内容不仅限于实施例中涉及的内容。
本发明按附图1所示结构,它包括从下至上依次分布的透明导电衬底、窗口层、钙钛矿吸光层、防紫外疏水层。
实施例一:一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池的制备方法,按照以下步骤操作:
首先,取一块干净的ITO导电玻璃衬底,利用磁控溅射法在ITO导电玻璃衬底上沉积TiO2窗口层;然后,利用液相法在TiO2窗口层上沉积CH3NH3PbI3钙钛矿吸光层;再利用光固化法在CH3NH3PbI3钙钛矿吸光层上沉积防紫外疏水层;最后,采用真空蒸镀法分别沉积Au金属正面和背面电极,即制得所述的钙钛矿太阳能电池。
实施例二:一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池的制备方法,按照以下步骤操作:
首先,取一块干净的ITO导电玻璃衬底,利用溶胶-凝胶法在ITO导电玻璃衬底上沉积SnO2窗口层;然后,利用旋涂法在SnO2窗口层上旋涂CH3NH3PbI3钙钛矿吸光层;再利用光固化法在CH3NH3PbI3钙钛矿吸光层上沉积防紫外疏水层;最后,采用丝网印刷法分别沉积Au金属正面和背面电极,即制得所述的钙钛矿太阳能电池。
实施例三:一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池的制备方法,按照以下步骤操作:
首先,取一块干净的FTO导电玻璃衬底,利用溶胶-凝胶法在FTO导电玻璃衬底上沉积CdS窗口层;然后,利用气相法在CdS窗口层上旋涂CH3NH3PbCl3钙钛矿吸光层;再利用光固化法在CH3NH3PbCl3钙钛矿吸光层上沉积防紫外疏水层;最后,采用真空蒸镀法分别沉积Ag金属正面和背面电极,即制得所述的钙钛矿太阳能电池。
实施例四:一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池的制备方法,按照以下步骤操作:
首先,取一块干净的FTO导电玻璃衬底,利用化学气相沉积法在FTO导电玻璃衬底上沉积ZnO窗口层;然后,利用旋涂法在ZnO窗口层上旋涂CH3NH3PbBr3钙钛矿吸光层;再利用光固化法在CH3NH3PbBr3钙钛矿吸光层上沉积防紫外疏水层;最后,采用丝网印刷法分别沉积Ag金属正面和背面电极,即制得所述的钙钛矿太阳能电池。

Claims (6)

1.一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池的结构从下至上依次为:透明导电衬底、窗口层、钙钛矿吸光层、防紫外疏水层。
2.根据权利要求书1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述透明导电衬底为FTO导电玻璃或ITO导电玻璃。
3.根据权利要求书1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述窗口层为TiO2薄膜或ZnO薄膜或SnO2薄膜或CdS薄膜。
4.根据权利要求书1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿吸光层材料为CH3NH3PbI3或CH3NH3PbCl3或CH3NH3PbBr3
5.一种如权利要求书1所述的防紫外疏水层材料的制备方法,其特征在于,首先,将乙酸丁酯加入到圆底烧瓶中,通氮气0.1小时-1小时后开始加热至70-80 ℃,接着将过氧化二苯甲酰、丙烯酸丁酯及甲基丙烯酸缩水甘油酯加入到烧瓶中,保温0.5小时-2小时;然后,将甲基丙烯酸十二氟庚酯缓慢滴加到烧瓶中,反应0.5小时-2小时,加入对羟基苯甲醚的乙酸乙醋溶液,待聚合物溶液冷却后,通过旋转蒸发仪除去乙酸丁酯及未反应的单体;最后,加入适量引发剂与荧光剂,即制得所述的防紫外疏水层。
6.一种如权利要求书1所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,首先,取一块干净的透明导电衬底,利用磁控溅射法或溶胶-凝胶法或化学气相沉积法在透明导电衬底上沉积窗口层;然后,利用气相法或液相法或旋涂法在窗口层上沉积钙钛矿吸光层;再利用光固化法在钙钛矿吸光层上沉积防紫外疏水层;最后,采用真空蒸镀法或丝网印刷法分别沉积金属正面和背面电极,即制得所述的钙钛矿太阳能电池。
CN201711254583.0A 2017-12-04 2017-12-04 一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 Active CN107768524B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711254583.0A CN107768524B (zh) 2017-12-04 2017-12-04 一种高效稳定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
CN201711254583.0A CN107768524B (zh) 2017-12-04 2017-12-04 一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107768524A true CN107768524A (zh) 2018-03-06
CN107768524B CN107768524B (zh) 2024-02-09

Family

ID=61276588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711254583.0A Active CN107768524B (zh) 2017-12-04 2017-12-04 一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107768524B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109841741A (zh) * 2019-04-03 2019-06-04 湖南师范大学 一种高效钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN109968769A (zh) * 2019-03-29 2019-07-05 中国科学院上海技术物理研究所 一种低成本大面积无能耗辐射制冷复合薄膜及制备方法
CN110323336A (zh) * 2019-04-12 2019-10-11 武汉理工大学 一种荧光掺杂涂层增强钙钛矿太阳能电池稳定性的方法
CN111477750A (zh) * 2020-06-28 2020-07-31 杭州纤纳光电科技有限公司 含荧光材料的背电极和钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN111540807A (zh) * 2020-04-03 2020-08-14 华南师范大学 一种具有高开路电压的全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN111640876A (zh) * 2019-03-01 2020-09-08 Tcl集团股份有限公司 一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1386391A (zh) * 2000-07-24 2002-12-18 Tdk株式会社 发光元件
JP2009184882A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Asahi Glass Co Ltd 塗布用組成物、紫外線遮蔽層付きガラス板及びその製造方法
WO2013143287A1 (zh) * 2012-03-27 2013-10-03 京东方科技集团股份有限公司 薄膜封装件、光电子器件及其封装方法
KR20160065553A (ko) * 2014-12-01 2016-06-09 삼성전자주식회사 유기 광전 소자 및 이미지 센서
CN105870328A (zh) * 2016-04-08 2016-08-17 天津市职业大学 一种稳定的钙钛矿太阳电池光吸收层的制备方法
CN106449994A (zh) * 2016-12-18 2017-02-22 天津市职业大学 一种大面积钙钛矿太阳电池光吸收多层膜及其制备方法
CN106784323A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 天津市职业大学 一种大面积钙钛矿太阳电池复合光电转换层及其制备方法
CN107154461A (zh) * 2017-05-23 2017-09-12 董春梅 基于紫外光屏蔽层的钙钛矿光伏电池
CN107221573A (zh) * 2017-05-19 2017-09-29 浙江帝恒实业有限公司 一种防紫外老化太阳能电池背板膜及其制备方法
CN107302055A (zh) * 2017-06-15 2017-10-27 南京工业大学 一种钙钛矿薄膜的制备方法
CN207572403U (zh) * 2017-12-04 2018-07-03 湖南师范大学 一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1386391A (zh) * 2000-07-24 2002-12-18 Tdk株式会社 发光元件
JP2009184882A (ja) * 2008-02-06 2009-08-20 Asahi Glass Co Ltd 塗布用組成物、紫外線遮蔽層付きガラス板及びその製造方法
WO2013143287A1 (zh) * 2012-03-27 2013-10-03 京东方科技集团股份有限公司 薄膜封装件、光电子器件及其封装方法
KR20160065553A (ko) * 2014-12-01 2016-06-09 삼성전자주식회사 유기 광전 소자 및 이미지 센서
CN105870328A (zh) * 2016-04-08 2016-08-17 天津市职业大学 一种稳定的钙钛矿太阳电池光吸收层的制备方法
CN106784323A (zh) * 2016-12-14 2017-05-31 天津市职业大学 一种大面积钙钛矿太阳电池复合光电转换层及其制备方法
CN106449994A (zh) * 2016-12-18 2017-02-22 天津市职业大学 一种大面积钙钛矿太阳电池光吸收多层膜及其制备方法
CN107221573A (zh) * 2017-05-19 2017-09-29 浙江帝恒实业有限公司 一种防紫外老化太阳能电池背板膜及其制备方法
CN107154461A (zh) * 2017-05-23 2017-09-12 董春梅 基于紫外光屏蔽层的钙钛矿光伏电池
CN107302055A (zh) * 2017-06-15 2017-10-27 南京工业大学 一种钙钛矿薄膜的制备方法
CN207572403U (zh) * 2017-12-04 2018-07-03 湖南师范大学 一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUE S , XIANG F , MA Z , ET AL.: "Enhanced UV-light stability of organometal halide perovskite solar cells with interface modification and a UV absorption layer", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C》, vol. 5, no. 34, pages 1 - 16 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111640876A (zh) * 2019-03-01 2020-09-08 Tcl集团股份有限公司 一种复合材料及其制备方法、量子点发光二极管
CN109968769A (zh) * 2019-03-29 2019-07-05 中国科学院上海技术物理研究所 一种低成本大面积无能耗辐射制冷复合薄膜及制备方法
CN109841741A (zh) * 2019-04-03 2019-06-04 湖南师范大学 一种高效钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN110323336A (zh) * 2019-04-12 2019-10-11 武汉理工大学 一种荧光掺杂涂层增强钙钛矿太阳能电池稳定性的方法
CN110323336B (zh) * 2019-04-12 2021-07-06 武汉理工大学 一种荧光掺杂涂层增强钙钛矿太阳能电池稳定性的方法
CN111540807A (zh) * 2020-04-03 2020-08-14 华南师范大学 一种具有高开路电压的全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN111540807B (zh) * 2020-04-03 2021-10-15 华南师范大学 一种具有高开路电压的全无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN111477750A (zh) * 2020-06-28 2020-07-31 杭州纤纳光电科技有限公司 含荧光材料的背电极和钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107768524B (zh) 2024-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107768524A (zh) 一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107033892B (zh) 一种聚噻吩/三氧化钨纳米棒电致变色材料及其制备方法
US8203068B2 (en) Dye compound and photoelectric component using the same
CN104966781A (zh) 一种钙钛矿纳米纤维膜太阳能电池及其制备方法
CN106191775A (zh) 一种透明导电薄膜及其制备方法和应用
CN104616726A (zh) 一种无铟透明电极及其制备方法
CN105280827A (zh) 钙钛矿型太阳能电池的制备方法
CN106384784A (zh) 一种复合电子传输层结构的钙钛矿太阳能电池
CN109273612A (zh) CsPbBr3钙钛矿电池的连续气相沉积制备方法
CN112490363B (zh) 一种基于磁控溅射氧化锌/二氧化锡双电子传输层的钙钛矿太阳能电池制备方法
CN110611030A (zh) 具有阵列结构电子传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106299141A (zh) 一种复合电子传输层结构的钙钛矿太阳能电池的制造方法
CN207572403U (zh) 一种高效稳定的钙钛矿太阳能电池
CN107342331B (zh) 一种t型顶电极背反射薄膜太阳电池的生产工艺
CN104616719A (zh) 一种低铟透明电极及其制备方法
CN106549106A (zh) 一种基于层状钙钛矿结构材料的薄膜太阳能电池及其制备方法
CN109881198A (zh) 二氧化锡/五氧化二钒核壳结构的多色电致变色薄膜的制备方法
CN109671845A (zh) 一种改善柔性聚合物透明导电薄膜光电特性的方法及应用
CN101807670A (zh) 一种杂化光伏电池及其制备方法
CN106749224B (zh) 阴极界面修饰层材料、制备方法以及钙钛矿太阳能电池
CN109378387A (zh) 一种基于PLD生长无机CuGaO2透明薄膜的半透明电池
CN105304340B (zh) 染料敏化太阳能电池用多孔二氧化钛薄膜的制备方法
CN105304818A (zh) 一种高转化效率的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN202710766U (zh) 太阳能反射镜
CN102082031B (zh) 一种新型染料敏化太阳电池光阳极

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant