CN109103331A - 一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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CN109103331A CN201810930865.6A CN201810930865A CN109103331A CN 109103331 A CN109103331 A CN 109103331A CN 201810930865 A CN201810930865 A CN 201810930865A CN 109103331 A CN109103331 A CN 109103331A
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吴义辉
陈雨
张志群
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Abstract

本发明公开了一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池及其制备方法,太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。本发明将传统介观结构钙钛矿电池中的电子传输层和空穴传输层位置互换,在超薄致密的空穴材料和钙钛矿材料之间制备一层介孔空穴材料,得到一种具有双层空穴传输层的倒置介观结构器件,不仅可以解决平面异质结钙钛矿太阳能电池载流子输运效率差、光电转化性能相对较低的问题,同时解决了传统正置介观结构的电子传输材料的高温制备问题。而且,无机空穴传输材料的使用解决了传统有机空穴传输材料热稳定性差的问题。

Description

一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池及其制 备方法
技术领域
本发明属于光伏领域,具体涉及一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
目前钙钛矿(perovskite)太阳能电池结构主要包括以下三种:(a)正置平面结构,(b)倒置平面结构,(c)介观结构。
平面结构钙钛矿太阳能电池结构简单,制备简单,但是稳定性存在较大问题,同时平面异质结钙钛矿太阳能电池光电转化性能普遍相对较低,载流子的输运效率差。
介观结构电池是目前获得高效电池的主流结构,传统介观结构钙钛矿太阳能电池的一般结构从下到上依次为:导电玻璃层、介孔电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层、金属电极,介观结构虽然增加了钙钛矿吸光层与电子传输层的接触面积,但存在着电子空穴对在导电玻璃界面的复合,降低了载流子的传输效率。
双层异质结结构可以有效提升载流子的输运效率,然而,现有技术研究的多是正置介观结构的钙钛矿-双层电子导体异质结结构,介孔电子传输层一般为介孔二氧化钛层,并预制备致密二氧化钛层来降低界面复合(ACS Appl.Mater.Interfaces 2015,7,17482-17488),此种方法的制备过程中电子传输材料TiO2需要经过高温处理,
且步骤繁琐。同时,常用的有机空穴传输材料存在稳定性差的问题。这些缺点限制了钙钛矿电池的实际应用,也是向低温柔性高效太阳能电池发展的最大障碍。
发明内容
有鉴于此,本申请提供一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池及其制备方法,不仅可以解决平面异质结钙钛矿太阳能电池载流子输运效率差、光电转化性能普遍相对较低的问题,同时解决了传统正置介观结构的电子传输材料的高温制备问题。而且,无机空穴材料具有优异的热稳定性,克服了传统有机空穴传输材料热稳定性差的问题。
为解决以上技术问题,本发明提供的技术方案是一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。
优选的,所述致密空穴传输层的材料选自NiO、CuSCN、CuO、Cu2O或CuI中的任意一种。
优选的,所述介孔空穴传输层的材料选自CuAlO2、CuCrO2、CuGaO2、CuFeO2或CuInO2中的任意一种。
优选的,所述钙钛矿吸光层的材料为化学式ABX3型的化合物,其中,A选自CH3NH3 +、CH3CH2NH3 +或或CH(NH2)2 +中的任意一种,B为Pb或Sn,X选自F、Cl、Br或I中的任意一种。
优选的,所述钙钛矿吸光层的材料为铯掺杂的CH(NH2)2PbI3
优选的,所述电子传输层的材料选自[6,6]-苯基C61丁酸甲酯、[6,6]-苯基C71丁酸甲酯或C60中的任意一种。
优选的,所述空穴阻挡层的材料为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉或者乙酰丙酮锆。
优选的,所述对电极层的材料为金或银。
本发明还提供了一种的钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)提供导电玻璃层,在所述导电玻璃层上采用电子束蒸发法制备致密空穴传输层;
(2)在所述致密空穴传输层上旋涂介孔空穴传输材料,得介孔空穴传输层;
(3)在所述介孔空穴传输层上采用反溶剂一步萃取法制备钙钛矿前驱体,退火结晶得钙钛矿吸光层;
(4)在所述钙钛矿吸光层沉积电子传输材料,得电子传输层;
(5)在所述电子传输层表面旋涂空穴阻挡材料,得空穴阻挡层;
(6)在所述空穴阻挡层蒸镀对电极材料,得对电极层。
本发明还提供了一种钙钛矿太阳能组件,包括所述的钙钛矿太阳能电池。
本申请与现有技术相比,其详细说明如下:
太阳能电池工作时,伴随着一些使载流子的损失,如电子传输层的电子与钙钛矿层空穴的可逆复合、电子传输层的电子与空穴传输层的空穴的复合(钙钛矿层不致密的情况)、钙钛矿层的电子与空穴传输层的空穴的复合。要提高电池的整体性能,这些载流子的损失应该降到最低。双层异质结结构可以有效提升载流子的输运效率,然而,现有技术研究的是钙钛矿-双层电子导体异质结结构,且其采用的双层电子导体均为同一种电子导体材料。在器件中,电子和空穴是同等重要的两个领域。本发明将传统介观结构中电子传输层和空穴传输层互换,在致密的超薄空穴材料和钙钛矿材料之间再制备一层介孔空穴传输材料,得到一种具有双层空穴传输层的倒置介观结构器件。本发明首次采用不同的空穴导体材料来分别制备致密和介孔两层空穴传输层,形成了双层空穴异质结结构,缩短了空穴的传输距离,提高空穴载流子的输运性能,全面提高了开路电压,短路电流,填充因子,得到的太阳能电池综合性能优异。
本发明钙钛矿太阳能电池的介孔双层空穴异质结结构,一方面具有优化界面、调节能级匹配性等作用,使空穴得以梯度的传输到电极上,提高空穴的收集能力;另一方面,由超薄致密的空穴材料构成的空穴传输层可以阻挡电子的传输,这一设计为高效钙钛矿电池的发展,提供新的思路。有效提高电池性能的同时,丰富拓展了钙钛矿电池的结构类型。而且,无机空穴材料具有优异的热稳定性,克服了传统有机空穴传输材料热稳定性差的问题。
本发明钙钛矿太阳能电池的制备方法,避免了传统的钙钛矿-双层电子导体异质结结构中的电子传输材料TiO2需要经过高温处理的弊端,更加有利于工业生产及实际应用,有望应用于低温柔性高效太阳能电池。
本发明中采用的反溶剂一步萃取法制备钙钛矿前驱体,可以有效增加空穴导体与钙钛矿吸光层之间的接触面积,进一步退火结晶得到钙钛矿-空穴材料异质结,制备的光吸收层具有更好的平整度,减少了局部缺陷,这种结构增加了空穴的收集与传输效率。
附图说明
图1为本发明实施例1-5的钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
图2为本发明实施例1的钙钛矿太阳能电池的制备流程图。
图3为本发明实施例1的钙钛矿电池的稳定性数据图。
其中,1-对电极层;2-空穴阻挡层;3-电子传输层;4-钙钛矿吸光层;5-介孔空穴传输层;6-致密空穴传输层;7-导电玻璃层。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,所述太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。
本发明还提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)提供导电玻璃层,在所述导电玻璃层上采用电子束蒸发法制备致密空穴传输层;
(2)在所述致密空穴传输层上旋涂介孔空穴传输材料,得介孔空穴传输层;
(3)在所述介孔空穴传输层上采用反溶剂一步萃取法制备钙钛矿前驱体,退火结晶得钙钛矿吸光层;
(4)在所述钙钛矿吸光层沉积电子传输材料,得电子传输层;
(5)在所述电子传输层表面旋涂空穴阻挡材料,得空穴阻挡层;
(6)在所述空穴阻挡层蒸镀对电极材料,得对电极层。
本发明还提供了一种钙钛矿太阳能组件,包括所述的钙钛矿太阳能电池。
其中,所述导电玻璃层的材料选自FTO、ITO或TCO中的任意一种;在本发明提供的实施例中,所述导电玻璃层的材料优选为FTO。
其中,所述致密空穴传输层的材料选自NiO、CuSCN、CuO、Cu2O或CuI中的任意一种。本发明的“致密空穴传输层”是指孔隙率低于2%的空穴传输材料形成的空穴传输层。本发明的致密空穴传输层具有超薄结构,其厚度为5-10nm,可以阻挡电子的传输,抑制电子空穴对在FTO导电衬底界面的复合。因此,在制备介孔空穴传输层前使用电子束蒸发法沉积致密空穴传输层对降低界面复合是极其重要的。
所述介孔空穴传输层的材料选自CuAlO2、CuCrO2、CuGaO2、CuFeO2或CuInO2中的任意一种。本发明在致密空穴传输层上沉积介孔空穴导体材料,得到介孔空穴传输层,退火后形成了双层空穴异质结结构,提高了空穴载流子的输运性能。本发明介孔空穴传输层的厚度为100-150nm。无机空穴材料具有优异的热稳定性,克服了传统有机空穴传输材料热稳定性差的问题。
所述钙钛矿吸光层的材料为化学式ABX3型的化合物,其中,A选自CH3NH3 +、CH3CH2NH3 +或或CH(NH2)2 +中的任意一种,B为Pb或Sn,X选自F、Cl、Br或I中的任意一种。在本发明提供的实施例中,所述钙钛矿吸光层的材料优选为铯掺杂的CH(NH2)2PbI3,其制备方法为:将CsI,CH(NH2)2I,PbI2按照摩尔比((CsI+CH(NH2)2I)/PbI2=1:1)称量,采用DMF:DMSO=4:1的溶剂进行溶解得到。
苯甲醚是一种被用作食品添加剂的材料,本申请利用绿色溶剂苯甲醚作为反溶剂,采用反溶剂一步萃取法在介孔空穴传输层上沉积钙钛矿吸光材料。所述钙钛矿吸光层的制备方法为:在5000rpm下旋涂铯掺杂的CH(NH2)2PbI3钙钛矿溶液至介孔空穴传输层,待钙钛矿溶液旋涂至第8秒后滴入反溶剂苯甲醚150μL,旋涂完成后100℃退火20min,结晶得钙钛矿吸光层。本申请采用反溶剂一步萃取法在介孔空穴传输层上沉积钙钛矿吸光材料,钙钛矿吸光材料一部分分散在介孔空穴传输层的孔中,可以有效增加空穴导体与钙钛矿吸光层之间的接触面积,进一步退火结晶得到钙钛矿-空穴材料异质结,有利于提升空穴的收集效率。本发明钙钛矿光吸收层的厚度为
400-600nm。
所述电子传输层的材料选自[6,6]-苯基C61丁酸甲酯PC61BM、[6,6]-苯基C71丁酸甲酯PC71BM或C60中的任意一种。本发明在钙钛矿吸光层上旋涂电子传输层,电子传输层的厚度为60-100nm。
所述空穴阻挡层的材料为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉BCP或乙酰丙酮金属化合物,在本发明提供的实施例中,所述乙酰丙酮金属化合物优选为乙酰丙酮锆。本发明在电子传输层上旋涂空穴阻挡层,本发明空穴阻挡层具有超薄结构,厚度为5-10nm,可以阻止空穴的传输,抑制电子空穴对在对电极界面上的复合。
所述对电极层的材料为金或银,在空穴阻挡层上蒸镀对电极层,对电极的厚度为80-120nm。
实施例1
如图1所示,一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,所述太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。
如图2所示,上述钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备致密空穴传输层:FTO导电玻璃层上采用电子束蒸发法制备NiO致密空穴传输层;
(2)制备介孔空穴传输层:将介孔空穴导体材料CuGaO2(mp-CuGaO2)溶于异丙醇并添加乙基纤维素和松油醇制备浆料,在5000rpm下旋涂30秒将其旋涂至致密空穴传输层上,200℃退火后得介孔空穴传输层;
(3)制备钙钛矿吸光层:在5000rpm下旋涂铯掺杂的CH(NH2)2PbI3钙钛矿溶液至介孔空穴传输层,待钙钛矿溶液旋涂至第8秒后滴入反溶剂苯甲醚150μL,旋涂完成后100℃退火20min,结晶得钙钛矿吸光层;
(4)制备电子传输层:将PC61BM溶解于苯甲醚溶剂中制备得到浓度为20mgmL-1的PC61BM溶液,在3000rpm转速下旋涂30s将所述PC61BM溶液沉积在所述钙钛矿光吸收层表面,得电子传输层;
(5)制备空穴阻挡层:在电子传输层表面旋涂空穴阻挡层BCP;
(6)制备对电极层:在空穴阻挡层蒸镀Ag对电极层,得到钙钛矿太阳能电池。
一种钙钛矿太阳能组件,包括钙钛矿太阳能电池。
实施例2
一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,所述太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。
上述钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备致密空穴传输层:FTO导电玻璃层上采用电子束蒸发法制备CuO致密空穴传输层;
(2)制备介孔空穴传输层:将介孔空穴导体材料CuCrO2溶于异丙醇并添加乙基纤维素和松油醇制备浆料,在5000rpm下旋涂30秒将其旋涂至致密空穴传输层上,200℃退火后得介孔空穴传输层;
(3)制备钙钛矿吸光层:在5000rpm下旋涂铯掺杂的CH(NH2)2PbI3钙钛矿溶液至介孔空穴传输层,待钙钛矿溶液旋涂至第8秒后滴入反溶剂苯甲醚150μL,旋涂完成后100℃退火20min,结晶得钙钛矿吸光层;
(4)制备电子传输层:将PC71BM溶解于苯甲醚溶剂中制备得到浓度为20mgmL-1的PC71BM溶液,在3000rpm转速下旋涂30s将所述PC71BM溶液沉积在所述钙钛矿光吸收层表面,得电子传输层;
(5)制备空穴阻挡层:在电子传输层表面旋涂空穴阻挡层乙酰丙酮锆;
(6)制备对电极层:在空穴阻挡层蒸镀Ag对电极层,得到钙钛矿太阳能电池。
一种钙钛矿太阳能组件,包括钙钛矿太阳能电池。
实施例3
一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,所述太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。
上述钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备致密空穴传输层:FTO导电玻璃层上采用电子束蒸发法制备CuI致密空穴传输层;
(2)制备介孔空穴传输层:将介孔空穴导体材料CuAlO2溶于异丙醇并添加乙基纤维素和松油醇制备浆料,在5000rpm下旋涂30秒将其旋涂至致密空穴传输层上,200℃退火后得介孔空穴传输层;
(3)制备钙钛矿吸光层:在5000rpm下旋涂铯掺杂的CH(NH2)2PbI3钙钛矿溶液至介孔空穴传输层,待钙钛矿溶液旋涂至第8秒后滴入反溶剂苯甲醚150μL,旋涂完成后100℃退火20min,结晶得钙钛矿吸光层;
(4)制备电子传输层:将C60溶解于苯甲醚溶剂中制备得到浓度为20mgmL-1的C60溶液,在3000rpm转速下旋涂30s将所述C60溶液沉积在所述钙钛矿光吸收层表面,得电子传输层;
(5)制备空穴阻挡层:在电子传输层表面旋涂空穴阻挡层BCP;
(6)制备对电极层:在空穴阻挡层蒸镀Ag对电极层,得到钙钛矿太阳能电池。
一种钙钛矿太阳能组件,包括钙钛矿太阳能电池。
实施例4
一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,所述太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。
上述钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备致密空穴传输层:FTO导电玻璃层上采用电子束蒸发法制备CuSCN致密空穴传输层;
(2)制备介孔空穴传输层:将介孔空穴导体材料CuFeO2溶于异丙醇并添加乙基纤维素和松油醇制备浆料,在5000rpm下旋涂30秒将其旋涂至致密空穴传输层上,200℃退火后得介孔空穴传输层;
(3)制备钙钛矿吸光层:在5000rpm下旋涂铯掺杂的CH(NH2)2PbI3钙钛矿溶液至介孔空穴传输层,待钙钛矿溶液旋涂至第8秒后滴入反溶剂苯甲醚150μL,旋涂完成后100℃退火20min,结晶得钙钛矿吸光层;
(4)制备电子传输层:将PC61BM溶解于苯甲醚溶剂中制备得到浓度为20mgmL-1的PC61BM溶液,在3000rpm转速下旋涂30s将所述PC61BM溶液沉积在所述钙钛矿光吸收层表面,得电子传输层;
(5)制备空穴阻挡层:在电子传输层表面旋涂空穴阻挡层BCP;
(6)制备对电极层:在空穴阻挡层蒸镀Ag对电极层,得到钙钛矿太阳能电池。
一种钙钛矿太阳能组件,包括钙钛矿太阳能电池。
实施例5
一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,所述太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。
上述钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备致密空穴传输层:FTO导电玻璃层上采用电子束蒸发法制备Cu2O致密空穴传输层;
(2)制备介孔空穴传输层:将介孔空穴导体材料CuInO2溶于异丙醇并添加乙基纤维素和松油醇制备浆料,在5000rpm下旋涂30秒将其旋涂至致密空穴传输层上,200℃退火后得介孔空穴传输层;
(3)制备钙钛矿吸光层:在5000rpm下旋涂CH3NH3PbI3钙钛矿溶液至介孔空穴传输层,待钙钛矿溶液旋涂至第8秒后滴入反溶剂苯甲醚150μL,旋涂完成后100℃退火20min,结晶得钙钛矿吸光层;
(4)制备电子传输层:将PC61BM溶解于苯甲醚溶剂中制备得到浓度为20mgmL-1的PC61BM溶液,在3000rpm转速下旋涂30s将所述PC61BM溶液沉积在所述钙钛矿光吸收层表面,得电子传输层;
(5)制备空穴阻挡层:在电子传输层表面旋涂空穴阻挡层BCP;
(6)制备对电极层:在空穴阻挡层蒸镀Ag对电极层,得到钙钛矿太阳能电池。
一种钙钛矿太阳能组件,包括钙钛矿太阳能电池。
对照例1
本对照例和实施例1的区别仅在于:使用平板CuGaO2代替实施例1中的介孔空穴导体材料CuGaO2,得到平面空穴异质结的钙钛矿太阳能电池。
实施例6
在AM1.5,1000W/㎡,25℃条件下,对实施例1~5及对照例1得到的太阳能电池进行电学性能检测,得到数据如表1所示。实施例1得到的电池稳定性数据如图3所示,其中,PCE/PCEO–测试时间下的光电转换效率与起始光电转换效率之比;T-测试时间,单位为小时(h)。
表1
开路电压(mV) 短路电流(mA cm<sup>-2</sup>) 填充因子(%) 转化效率(%)
实施例1 1132 22.237 79.96 20.13
实施例2 1138 22.240 80.05 20.21
实施例3 1128 22.211 79.04 19.29
实施例4 1140 22.250 80.07 20.22
实施例5 1130 22.225 79.52 20.08
对照例1 1087 22.018 70.26 16.86
由表1可知,本发明基于介孔无机空穴传输材料的太阳能电池的开路电压、短路电流、填充因子及转化效率均显著优于具有平面结构的太阳能电池,具有更加优异的电池性能。由图3可知,本发明的基于介孔无机空穴传输材料的太阳能电池在一个月后光电转换效率仍能保持在85%以上,具有良好的稳定性。本发明不仅解决了平面异质结钙钛矿太阳能电池载流子输运效率差、光电转化性能相对较低的问题,同时解决了传统正置介观结构的电子传输材料的高温制备问题。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于介孔无机空穴传输材料的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述太阳能电池由下至上依次包括导电玻璃层,致密空穴传输层,介孔空穴传输层,钙钛矿吸光层,电子传输层,空穴阻挡层和对电极层。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述致密空穴传输层的材料选自NiO、CuSCN、CuO、Cu2O或CuI中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述介孔空穴传输层的材料选自CuAlO2、CuCrO2、CuGaO2、CuFeO2或CuInO2中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿吸光层的材料为化学式ABX3型的化合物,其中,A选自CH3NH3 +、CH3CH2NH3 +或CH(NH2)2 +中的任意一种,B为Pb或Sn,X选自F、Cl、Br或I中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿吸光层的材料为铯掺杂的CH(NH2)2PbI3
6.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述电子传输层的材料选自[6,6]-苯基C61丁酸甲酯、[6,6]-苯基C71丁酸甲酯或C60中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述空穴阻挡层的材料为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲罗啉或者乙酰丙酮锆。
8.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述对电极层的材料为金或银。
9.根据权利要求1-8任一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)提供导电玻璃层,在所述导电玻璃层上采用电子束蒸发法制备致密空穴传输层;
(2)在所述致密空穴传输层上旋涂介孔空穴传输材料,得介孔空穴传输层;
(3)在所述介孔空穴传输层上采用反溶剂一步萃取法制备钙钛矿前驱体,退火结晶得钙钛矿吸光层;
(4)在所述钙钛矿吸光层沉积电子传输材料,得电子传输层;
(5)在所述电子传输层表面旋涂空穴阻挡材料,得空穴阻挡层;
(6)在所述空穴阻挡层蒸镀对电极材料,得对电极层。
10.一种钙钛矿太阳能组件,其特征在于,包括权利要求1~8任一项所述的钙钛矿太阳能电池。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110429180A (zh) * 2019-07-16 2019-11-08 上海黎元新能源科技有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN111682112A (zh) * 2020-06-18 2020-09-18 深圳先进技术研究院 铜铁矿结构材料及其制备方法、钙钛矿太阳能电池
CN112018209A (zh) * 2020-08-10 2020-12-01 隆基绿能科技股份有限公司 一种钙钛矿-硅异质结叠层太阳能电池及其制作方法
CN112086535A (zh) * 2020-08-20 2020-12-15 隆基绿能科技股份有限公司 一种叠层电池
CN112456557A (zh) * 2020-11-26 2021-03-09 北京化工大学 一种制备基于铜的铜铁矿型氧化物材料的方法
CN113571651A (zh) * 2021-07-21 2021-10-29 北京大学 用于钙钛矿薄膜光电器件制备的溶液介质退火方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104091889A (zh) * 2014-07-24 2014-10-08 华中科技大学 半导体钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105405973A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 华中科技大学 基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池及其制备方法
CN105655490A (zh) * 2016-04-15 2016-06-08 厦门大学 一种钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN106252517A (zh) * 2016-10-10 2016-12-21 武汉工程大学 一种以CuyCrzO2薄膜为空穴传输层的钙钛矿光伏电池及其制备方法
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
US20170213651A1 (en) * 2014-07-24 2017-07-27 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Mesoscopic framework for organic-inorganic perovskite based photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
US20170324053A1 (en) * 2014-11-20 2017-11-09 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development Hybrid organic-inorganic perovskite-based solar cell with copper oxide as a hole transport material
CN107919439A (zh) * 2017-11-15 2018-04-17 武汉理工大学 一种稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
US20180218845A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Hairen TAN Contact passivation for perovskite optoelectronics

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104091889A (zh) * 2014-07-24 2014-10-08 华中科技大学 半导体钙钛矿太阳能电池及其制备方法
US20170213651A1 (en) * 2014-07-24 2017-07-27 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Mesoscopic framework for organic-inorganic perovskite based photoelectric conversion device and method for manufacturing the same
US20170324053A1 (en) * 2014-11-20 2017-11-09 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development Hybrid organic-inorganic perovskite-based solar cell with copper oxide as a hole transport material
CN105405973A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 华中科技大学 基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池及其制备方法
CN105655490A (zh) * 2016-04-15 2016-06-08 厦门大学 一种钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN106252517A (zh) * 2016-10-10 2016-12-21 武汉工程大学 一种以CuyCrzO2薄膜为空穴传输层的钙钛矿光伏电池及其制备方法
US20180218845A1 (en) * 2017-01-30 2018-08-02 Hairen TAN Contact passivation for perovskite optoelectronics
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
CN107919439A (zh) * 2017-11-15 2018-04-17 武汉理工大学 一种稳定的钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIE CAO等: "Low-temperature solution-processed NiOx films for air-stable perovskite solar cells", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *
KUO-CHIN WANG等: "Low-Temperature Sputtered Nickel Oxide Compact Thin Film as", 《APPLIED MATERIALS & INTERFACES》 *
WEI CHEN等: "hybrid interfacial layer leads to solid performance improvement of inverted perovskite solar cells", 《ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE》 *
周移等: "钙钛矿太阳能电池的研究进展", 《材料导报》 *
邹金龙等: "空穴传输材料在高效钙钛矿太阳能电池中的发展演变", 《材料导报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110429180A (zh) * 2019-07-16 2019-11-08 上海黎元新能源科技有限公司 一种太阳能电池及其制备方法
CN111682112A (zh) * 2020-06-18 2020-09-18 深圳先进技术研究院 铜铁矿结构材料及其制备方法、钙钛矿太阳能电池
CN112018209A (zh) * 2020-08-10 2020-12-01 隆基绿能科技股份有限公司 一种钙钛矿-硅异质结叠层太阳能电池及其制作方法
CN112086535A (zh) * 2020-08-20 2020-12-15 隆基绿能科技股份有限公司 一种叠层电池
US12133398B2 (en) 2020-08-20 2024-10-29 Longi Green Energy Technology Co., Ltd. Tandem cell
CN112456557A (zh) * 2020-11-26 2021-03-09 北京化工大学 一种制备基于铜的铜铁矿型氧化物材料的方法
CN113571651A (zh) * 2021-07-21 2021-10-29 北京大学 用于钙钛矿薄膜光电器件制备的溶液介质退火方法
CN113571651B (zh) * 2021-07-21 2023-10-20 北京大学 用于钙钛矿薄膜光电器件制备的溶液介质退火方法

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