CN110098336A - 一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池及其制备方法，属于钙钛矿电池及其制备方法。电池结构从基底开始依次为FTO导电玻璃、无机空穴传输薄膜、钙钛矿活性薄膜、无机电子传输薄膜、金属电极。采用低温喷雾燃烧法在导电基底上沉积无机空穴传输薄膜；对于无机电子传输薄膜，首先采用溶胶凝胶法制备出目标纳米粒子，然后将其充分分散在溶剂中，通过离心、过滤得到分散度较好的目标纳米粒子分散液。采用旋涂制膜技术，将目标纳米粒子沉积在钙钛矿薄膜表面，形成电子传输层。优点：钙钛矿电池结构使用全无机电荷传输薄膜，避免了昂贵的有机电荷传输材料的使用，降低了钙钛矿电池成本。无机物相对于有机物质更稳定，提高了钙钛矿电池器件的工作稳定性。

Description

一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钙钛矿电池及其制备方法，特别是一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池及其制备方法。
背景技术
钙钛矿薄膜太阳能电池主要是以有机/无机杂化卤化物钙钛矿薄膜材料为吸收层的太阳能电池，是近几年发展最为迅猛的一种光伏技术。在短短的几年间，其效率由不到10％迅速突破24％，但是，钙钛矿太阳能电池的高效率也无法掩盖其稳定性较差的问题。除了钙钛矿材料本身对光、热、湿度的稳定性欠佳外，经典钙钛矿太阳能电池所使用的有机或高分子电荷传导材料及其添加剂也会对电池器件稳定性产生不利影响。
CN201510450181.2公开了一种基于掺杂型NiO空穴传输层的反式平面结构钙钛矿太阳能结构及其制备方法，CN201810305871.2公开一种NiO基致密层及其制备方法，CN201410121154.6公开了一种以无机化合物为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。上述专利的技术方案中，在制备钙钛矿太阳能电池空穴传输层薄膜时，采用了NiO及其他无机空穴传输材料来替代有机材料。而在上述钙钛矿电池结构中所包含的电子传输材料仍选用公知的PCBM([6，6]-苯基-C61-丁酸异甲酯，一种富勒烯衍生物)等有机电子传输材料。所使用的有机电子传输材料将提高钙钛矿太阳能电池制备成本并影响电池器件的工作稳定性。
发明内容
本发明的目的是要提供一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池及其制备方法，解决现有钙钛矿太阳能电池制备成本高、工作稳定性差的问题。
本发明的目的是这样实现的：本发明包括钙钛矿电池结构及钙钛矿电池的制备方法。
钙钛矿电池结构从基底开始向上，依次为FTO导电玻璃、无机空穴传输薄膜、钙钛矿活性薄膜、无机电子传输薄膜和金属电极叠加构成。
钙钛矿电池及其制备方法：首先，采用低温喷雾燃烧法在导电基底上沉积无机空穴传输薄膜；
然后，采用经典一步法在无极空穴传输薄膜表面沉积钙钛矿活性层；
随后，采用旋涂制膜技术，将采用溶胶凝胶法制备的无机电子传输材料沉积在钙钛矿活性薄膜表面，形成无机电子传输薄膜层；
最后，采用真空热蒸镀工艺，在无机电子传输薄膜表面沉积金属电极；
完成钙钛矿电池的制备。
钙钛矿电池具体制备工艺如下：
(1)在洁净FTO导电玻璃表面采用低温喷雾燃烧法沉积无机空穴传输薄膜：
配制0.01～0.1mol/L的金属硝酸盐溶液，向20mL上述溶液中加入乙酰丙酮，充分搅拌，制成混合溶液；
采用喷涂工艺将上述混合溶液喷至110℃洁净FTO导电玻璃基底上，喷涂溶液用量控制在8块导电基底使用30～90mL；
喷涂过程结束后，将基底在200-300℃温度下处理1小时，以引发燃烧反应；
沉积完成无机空穴传输薄膜；
(2)在无机空穴传输薄膜表面沉积钙钛矿活性层：
采用经典一步法沉积钙钛矿活性层，取1.3276g碘化铅(PbI2)和0.4579g的甲基碘化铵(CH3NH3I)混合，加入2mL二甲基亚砜(DMSO)，60℃下搅拌6小时，得到钙钛矿前驱体溶液；
过滤钙钛矿前驱体溶液，取70μL均匀滴涂在无机空穴传输薄膜表面，1000r/min旋涂10秒，加速至5000r/min旋涂30秒，在加速至5000r/min等待15秒后，将1mL甲苯匀速滴加至样品表面；
钙钛矿薄膜在85℃预热2min，100℃退火5min后再130℃退火10min；
沉积完成钙钛矿活性层；
(3)在钙钛矿活性薄膜表面沉积无机电子传输薄膜：
以异丙醇为溶剂，金属盐为溶质，配制含0.05～0.1mol/L金属盐的异丙醇溶液40mL，在水浴条件下，升温至60～90℃，得到透明溶液；
以异丙醇为溶剂，KOH为溶质，配制含0.36mol/LKOH的异丙醇溶液；
向上述透明溶液中缓慢滴加含KOH的异丙醇溶液8～18mL，反应3h后，离心搜集沉淀物；
沉淀物经冷冻干燥后，将其分散在超干异丙醇溶剂中，配制2.7～5.4mg/mL的分散液；
在沉积无机电子传输材料薄膜前，为了使钙钛矿薄膜表面更平坦，同时钝化钙钛矿薄膜表面缺陷，在钙钛矿薄膜表面预沉积一层BCP薄膜，自然晾干；所述的BCP薄膜为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉薄膜；在钙钛矿活性层表面的沉积BCP薄膜的条件是：
BCP的氯苯溶液浓度为1mg/mL，用量为45uL；
沉积采用旋涂法，转速2800r/min，时间30s；
用移液枪量取100uL的上述无机电子传输材料的异丙醇分散液，均匀涂覆在预沉积BCP的钙钛矿薄膜表面，在3000r/min的转速下，完成无机电子传输薄膜的沉积；
(4)采用真空热蒸镀工艺：
在无机电子传输薄膜表面沉积金属电极，使用金或银，完成钙钛矿电池器件的制备。
所述的步骤(1)中，使用喷雾燃烧法制备无机空穴传输薄膜，溶解金属硝酸盐的溶剂是乙醇、甲氧基乙醇或甲醇，金属硝酸盐的浓度为0.01～0.1mol/L；20mL金属硝酸盐溶液对应的乙酰丙酮的用量为0.01～0.1mL。
所述的步骤(3)中，所述的金属盐类是醋酸盐、硝酸盐或硫酸盐。
所述的无机空穴传输薄膜是氧化镍、氧化钴、氧化钒金属氧化物中的一种或它们的复合物。
所述的无机电子传输薄膜是氧化锌、氧化锡、氧化钛金属氧化物中的一种或它们的复合物。
有益效果，本发明所制备的钙钛矿电池器件采用了全无机电荷传输材料，即电子传输薄膜和空穴传输薄膜均为无机材料。空穴传输薄膜采用低温喷雾燃烧法制备，电子传输薄膜采用溶液过程法制备，即将通过溶胶凝胶法制得的分散性较好的纳米粒子，借助旋转涂膜工艺，在钙钛矿表面沉积电子传输薄膜。，采用全无机电荷传输材料代替有机材料，提升了电池工作稳定性。
优点：本发明提出的钙钛矿电池结构，使用全无机电荷传输薄膜，避免了昂贵的有机电荷传输材料的使用，能够降低钙钛矿电池成本。同时，无机物相对于有机物质更稳定，能够提高钙钛矿电池器件的工作稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例1所制备NiO的XRD图。
图2(a)是本发明实施例1所制备NiO薄膜10万倍下的SEM图。
图2(b)是本发明实施例1所制备NiO薄膜5万倍下的SEM图。
图3是本发明实施例1制备的ZnO的XRD图。
图4是本发明实施例1所制备的ZnO薄膜(在钙钛矿薄膜表面沉积)的SEM图。
图5是本发明实施例1所制备NiO/钙钛矿/ZnO的截面SEM图。
图6是本发明实施例1所制备钙钛矿太阳能电池的J-V曲线图。
图7是本发明对比例1所制备钙钛矿电池的J-V曲线图。
图8是本发明实施例1与对比例1所制备钙钛矿电池的稳定性图。
具体实施方式
本发明包括钙钛矿电池结构及钙钛矿电池的制备方法。
钙钛矿电池结构从基底开始上向，依次为FTO导电玻璃、无机空穴传输薄膜、钙钛矿活性薄膜、无机电子传输薄膜和金属电极叠加构成。
钙钛矿电池及其制备方法：首先，采用低温喷雾燃烧法在导电基底上沉积无机空穴传输薄膜；
然后，采用经典一步法在无极空穴传输薄膜表面沉积钙钛矿活性层；
随后，采用旋涂制膜技术，将采用溶胶凝胶法制备的无机电子传输材料沉积在钙钛矿活性薄膜表面，形成无机电子传输薄膜层；
最后，采用真空热蒸镀工艺，在无机电子传输薄膜表面沉积金属电极；
完成钙钛矿电池的制备。
钙钛矿电池具体制备工艺如下：
(1)在洁净FTO导电玻璃表面采用低温喷雾燃烧法沉积无机空穴传输薄膜：
配制0.01～0.1mol/L的金属硝酸盐溶液，向20mL上述溶液中加入乙酰丙酮，充分搅拌，制成混合溶液；
采用喷涂工艺将上述混合溶液喷至110℃洁净FTO导电玻璃基底上，喷涂溶液用量控制在8块导电基底使用30～90mL；
喷涂过程结束后，将基底在200-300℃温度下处理1小时，以引发燃烧反应；
沉积完成无机空穴传输薄膜；
(2)在无机空穴传输薄膜表面沉积钙钛矿活性层：
采用经典一步法沉积钙钛矿活性层，取1.3276g碘化铅(PbI2)和0.4579g的甲基碘化铵(CH3NH3I)混合，加入2mL二甲基亚砜(DMSO)，60℃下搅拌6小时，得到钙钛矿前驱体溶液；
过滤钙钛矿前驱体溶液，取70μL均匀滴涂在无机空穴传输薄膜表面，1000r/min旋涂10秒，加速至5000r/min旋涂30秒，在加速至5000r/min等待15秒后，将1mL甲苯匀速滴加至样品表面；
钙钛矿薄膜在85℃预热2min，100℃退火5min后再130℃退火10min；
沉积完成钙钛矿活性层；
(3)在钙钛矿活性薄膜表面沉积无机电子传输薄膜：
以异丙醇为溶剂，金属盐为溶质，配制含0.05～0.1mol/L金属盐的异丙醇溶液40mL，在水浴条件下，升温至60～90℃，得到透明溶液；
以异丙醇为溶剂，KOH为溶质，配制含0.36mol/LKOH的异丙醇溶液；
向上述透明溶液中缓慢滴加含KOH的异丙醇溶液8～18mL，反应3h后，离心搜集沉淀物；
沉淀物经冷冻干燥后，将其分散在超干异丙醇溶剂中，配制2.7～5.4mg/mL的分散液；
在沉积无机电子传输材料薄膜前，为了使钙钛矿薄膜表面更平坦，同时钝化钙钛矿薄膜表面缺陷，在钙钛矿薄膜表面预沉积一层BCP薄膜，自然晾干；所述的BCP薄膜为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉薄膜；在钙钛矿活性层表面的沉积BCP薄膜的条件是：
BCP的氯苯溶液浓度为1mg/mL，用量为45uL；
沉积采用旋涂法，转速2800r/min，时间30s；
用移液枪量取100uL的上述无机电子传输材料的异丙醇分散液，均匀涂覆在钙钛矿薄膜表面，在3000r/min的转速下，沉积完成无机电子传输薄膜；
(4)采用真空热蒸镀工艺：
在无机电子传输薄膜表面沉积金属电极，使用金或银，完成钙钛矿电池器件的制备。
所述的步骤(1)中，使用喷雾燃烧法制备无机空穴传输薄膜，溶解金属硝酸盐的溶剂是乙醇、甲氧基乙醇或甲醇，金属硝酸盐的浓度为0.01～0.1mol/L；溶解20mL金属硝酸盐的乙酰丙酮的用量为0.01～0.1mL。
所述的步骤(3)中，所述的金属盐类是醋酸盐、硝酸盐或硫酸盐。
所述的无机空穴传输薄膜是氧化镍、氧化钴、氧化钒金属氧化物中的一种或它们的复合物。
所述的无机电子传输薄膜是氧化锌、氧化锡、氧化钛金属氧化物中的一种或它们的复合物。
本发明的实质性特点和显著效果可以从下述的实施例得以体现，但它们不是对本发明作任何限制。本发明中使用的设备和试剂在没有特殊说明的情况下均为市售通用产品。
实施例1基于NiO空穴传输层和ZnO电子传输层的钙钛矿太阳能电池
(1)制备流程：
1)导电玻璃的切割、刻蚀与清洗：将导电玻璃切割成19mm*19mm的正方形，用激光标刻机在导电面一侧刻蚀出3mm*19mm的长方形区域。将刻蚀好的玻璃放入玻璃清洗架中，依次用玻璃清洗剂+去离子水(玻璃清洗剂与去离子水体积比为1:200)、去离子水、95％乙醇、异丙醇、99％乙醇超声各清洗30min。清洗完成后，放入99％的乙醇中备用。
2)NiO致密层的制备：称取7.25g硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)，将其溶于500mL乙醇溶液中，同时加入0.8mL的乙酰丙酮(C5H8O2)，在磁力搅拌机上进行搅拌，得到均匀的溶液。将玻璃放在加热台上温度为110℃进行加热，由高压纯氧借助雾化喷嘴将溶液进行雾化，每8块喷涂的量为60mL，最终在玻璃表面形成一层NiO薄膜。将喷有NiO的玻璃在马弗炉中进行330℃的高温退火，使其进行充分的反应同时使溶剂进行挥发，最终得到NiO薄膜。
3)钙钛矿薄膜的制备：取1.3276g碘化铅和0.4579g的碘甲胺(摩尔比为1.2:1.2)混合，加入2mL二甲基亚砜，60℃下搅拌6小时，得到钙钛矿前驱体溶液。将NiO层在85℃热台上预热，保证玻璃表面温度稳定在70℃以上。过滤钙钛矿前驱体溶液，取70μL均匀滴涂在多孔膜表面，1000r/min旋涂10秒，加速至5000r/min旋涂30秒，在加速至5000r/min等待15秒后，将1mL甲苯匀速滴加至样品表面。最后，钙钛矿薄膜在85℃预热2min，100℃退火5min后再130℃退火10min。
4)电子传输层的制备：将7.3425g六水醋酸锌溶入315mL异丙醇中，采用水浴加热法，升温至62℃，同时不断进行搅拌，得到透明溶液A，溶液A于三颈烧瓶中，将温度计插在三颈烧瓶的左侧。3.4418g氢氧化钾溶于172.5mL的异丙醇当中，在磁力搅拌器上进行加热搅拌，溶解均匀时间约为1小时，得到透明溶液B。将溶液B用注射器缓慢注入溶液A中，时间控制在10～15分钟内，从滴加氢氧化钾开始，反应时间为3h。半小时左右出现白色沉淀。冷冻静置一夜后，再次进行搅拌，用异丙醇进行离心清洗2次，得到沉淀。将沉淀用超干异丙醇进行溶解，得到3.2mg/mL的ZnO悬浊液。
为了有效钝化钙钛矿表面缺陷并获得平坦表面，在沉积ZnO薄膜前，在钙钛矿薄膜表面预沉积一层BCP(2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉)薄膜。BCP的氯苯溶液浓度为1mg/mL，用量为45uL。旋转涂膜的转速为2800r/min，时间30s。自然晾干后，用移液枪量取100uL的氧化锌溶液旋涂于钙钛矿层之上，转速参数为3000r/min时间为30s，多次重复这个过程从而制备成致密的氧化锌电子传输层薄膜。
5)金属背电极：将沉积有空穴传输层薄膜的基片放入真空蒸镀机中，蒸镀厚度为50-70nm的银电极。
(2)钙钛矿太阳能电池测试方法：
用模拟太阳光(光强度100mW/cm2)照射钙钛矿太阳能电池，用电化学工作站连接电池正负极，在1.2V到0V间测试电池I-V曲线，延迟时间40ms。
(3)实验结果
图1表明，采用低温喷雾燃烧法制备的NiO为纯相。
图2(a)表明，采用低温喷雾燃烧法制备的NiO薄膜，在10万倍下看是均匀致密的。
图2(b)表明，采用低温喷雾燃烧法制备的NiO薄膜，在5万倍下看也是均匀致密的。
图3表明，采用溶胶凝胶法制备的ZnO为纯相。
图4表明，ZnO的异丙醇溶液可均匀沉积在钙钛矿薄膜表明，ZnO薄膜较致密。
图5表明，喷雾燃烧法制备的NiO薄膜厚度在15nm左右，而ZnO薄膜的厚度在60nm左右。
图6和表1表明，基于NiO和ZnO的钙钛矿太阳能电池器件，其短路电流密度为10.24mA/cm2，开路电压为0.95V，填充因子为0.73，光电转换效率为5.82％。
表1
图8表明，基于NiO和ZnO的钙钛矿太阳能电池器件，在未封装的条件下，置于干燥空气中，经过240h后，仍能保持原效率的80％以上，表现出了优异的稳定性。
对比例1基于NiO空穴传输层与PCBM电子传输层的钙钛矿电池
(1)制备流程：
与实施例1对比，对比例1电子传输层使用PCBM而不是ZnO薄膜。PCBM薄膜的制备方法如下：将PCBM溶解到氯苯中，配成20mg/mL溶液。然后取45μL旋涂在钙钛矿层上，置于匀胶机3000r旋转30s。接着取45μL BCP溶液(0.5mg/mL)旋涂在PC61BM层上，置于匀胶机3000r旋转30s。
(2)钙钛矿太阳能电池测试方法：
与实施例1相同
(3)实验结果
图7和表1表明，基于NiO和PCBM的钙钛矿太阳能电池器件，其短路电流密度为13.95mA/cm2，开路电压为0.96V，填充因子为0.67，光电转换效率为9.08％。
图8表明，基于NiO和PCBM的钙钛矿太阳能电池器件，在未封装的条件下，置于干燥空气中，经过240h后，只能保持原效率的60％。其稳定性不如基于NiO和ZnO的钙钛矿太阳能电池器件。

Claims (7)

1.一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池，其特征是：钙钛矿电池结构从基底开始向上，依次为FTO导电玻璃、无机空穴传输薄膜、钙钛矿活性薄膜、无机电子传输薄膜和金属电极叠加构成。
2.一种权利要求1所述的基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征是：钙钛矿电池及其制备方法：首先，采用低温喷雾燃烧法在导电基底上沉积无机空穴传输薄膜；
然后，采用经典一步法在无极空穴传输薄膜表面沉积钙钛矿活性层；
随后，采用旋涂制膜技术，将采用溶胶凝胶法制备的无机电子传输材料沉积在钙钛矿活性薄膜表面，形成无机电子传输薄膜层；
最后，采用真空热蒸镀工艺，在无机电子传输薄膜表面沉积金属电极；
完成钙钛矿电池的制备。
3.根据权利要求2所述的一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征是：钙钛矿电池具体制备工艺如下：
(1)在洁净FTO导电玻璃表面采用低温喷雾燃烧法沉积无机空穴传输薄膜：
配制0.01～0.1mol/L的金属硝酸盐溶液，向20mL上述溶液中加入乙酰丙酮，充分搅拌，制成混合溶液；
采用喷涂工艺将上述混合溶液喷至110℃洁净FTO导电玻璃基底上，喷涂溶液用量控制在8块导电基底使用30～90mL；
喷涂过程结束后，将基底在200-300℃温度下处理1小时，以引发燃烧反应；
沉积完成无机空穴传输薄膜；
(2)在无机空穴传输薄膜表面沉积钙钛矿活性层：
采用经典一步法沉积钙钛矿活性层，取1.3276g碘化铅(PbI2)和0.4579g的甲基碘化铵(CH3NH3I)混合，加入2mL二甲基亚砜(DMSO)，60℃下搅拌6小时，得到钙钛矿前驱体溶液；
过滤钙钛矿前驱体溶液，取70μL均匀滴涂在无机空穴传输薄膜表面，1000r/min旋涂10秒，加速至5000r/min旋涂30秒，在加速至5000r/min等待15秒后，将1mL甲苯匀速滴加至样品表面；
钙钛矿薄膜在85℃预热2min，100℃退火5min后再130℃退火10min；
沉积完成钙钛矿活性层；
(3)在钙钛矿活性薄膜表面沉积无机电子传输薄膜：
以异丙醇为溶剂，金属盐为溶质，配制含0.05～0.1mol/L金属盐的异丙醇溶液40mL，在水浴条件下，升温至60～90℃，得到透明溶液；
以异丙醇为溶剂，KOH为溶质，配制含0.36mol/LKOH的异丙醇溶液；
向上述透明溶液中缓慢滴加含KOH的异丙醇溶液8～18mL，反应3h后，离心搜集沉淀物；
沉淀物经冷冻干燥后，将其分散在超干异丙醇溶剂中，配制2.7～5.4mg/mL的分散液；
在沉积无机电子传输材料薄膜前，需在钙钛矿薄膜表面预沉积一层BCP薄膜，自然晾干；所述的BCP薄膜为2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲咯啉薄膜；在钙钛矿活性层表面的沉积BCP薄膜的条件是：
BCP的氯苯溶液浓度为1mg/mL，用量为45uL；
沉积采用旋涂法，转速2800r/min，时间30s；
用移液枪量取100uL的上述无机电子传输材料的异丙醇分散液，均匀涂覆在预沉积BCP的钙钛矿薄膜表面，在3000r/min的转速下，完成无机电子传输薄膜的沉积；
(4)采用真空热蒸镀工艺：
在无机电子传输薄膜表面沉积金属电极，使用金或银，完成钙钛矿电池器件的制备。
4.根据权利要求3所述的一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池制备方法，其特征是：所述的步骤(1)中，使用喷雾燃烧法制备无机空穴传输薄膜，溶解金属硝酸盐的溶剂是乙醇、甲氧基乙醇或甲醇，金属硝酸盐的浓度为0.01～0.1mol/L；20mL金属硝酸盐溶液对应的乙酰丙酮用量为0.01～0.1mL。
5.根据权利要求3所述的一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征是：所述的步骤(3)中，所述的金属盐类是醋酸盐、硝酸盐或硫酸盐。
6.根据权利要求1或3所述的一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征是：所述的无机空穴传输薄膜是氧化镍、氧化钴、氧化钒金属氧化物中的一种或它们的复合物。
7.根据权利要求1或3所述的一种基于全无机电荷传输薄膜的钙钛矿电池的制备方法，其特征是：所述的无机电子传输薄膜是氧化锌、氧化锡、氧化钛金属氧化物中的一种或它们的复合物。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112614938A (zh) * 2020-12-15 2021-04-06 华能新能源股份有限公司 一种具有能级梯度的全无机复合空穴传输层、电池及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104091887A (zh) * 2014-04-30 2014-10-08 上海北京大学微电子研究院 基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106558650A (zh) * 2016-12-07 2017-04-05 北京科技大学 一种柔性铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104091887A (zh) * 2014-04-30 2014-10-08 上海北京大学微电子研究院 基于全溶胶凝胶工艺的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106558650A (zh) * 2016-12-07 2017-04-05 北京科技大学 一种柔性铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIN-YOUNG PARK, ET AL.: "Electrochemical and Electrochromic Properties of Ni Oxide Thin Films Prepared by a Sol-Gel Method. Journal of Sol-Gel Science and Technology", 《JOURNAL OF SOL-GEL SCIENCE AND TECHNOLOGY》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112614938A (zh) * 2020-12-15 2021-04-06 华能新能源股份有限公司 一种具有能级梯度的全无机复合空穴传输层、电池及制备方法
CN112614938B (zh) * 2020-12-15 2023-04-25 华能新能源股份有限公司 一种具有能级梯度的全无机复合空穴传输层、电池及制备方法

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