CN110581223B - 太阳能电池的生产方法 - Google Patents

太阳能电池的生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110581223B
CN110581223B CN201810595109.2A CN201810595109A CN110581223B CN 110581223 B CN110581223 B CN 110581223B CN 201810595109 A CN201810595109 A CN 201810595109A CN 110581223 B CN110581223 B CN 110581223B
Authority
CN
China
Prior art keywords
precursor solution
solar cell
layer
counter electrode
perovskite precursor
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.)
Active
Application number
CN201810595109.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110581223A (zh
Inventor
韩宏伟
徐觅
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.)
Hubei Wan Guang Light Co ltd
Original Assignee
Hubei Wan Guang Light Co ltd
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 Hubei Wan Guang Light Co ltd filed Critical Hubei Wan Guang Light Co ltd
Priority to CN201810595109.2A priority Critical patent/CN110581223B/zh
Publication of CN110581223A publication Critical patent/CN110581223A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110581223B publication Critical patent/CN110581223B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/40—Thermal treatment, e.g. annealing in the presence of a solvent vapour
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种太阳能电池的生产方法，包括如下步骤：将15～150℃的钙钛矿前驱体溶液涂布在15～150℃的太阳能电池本体上；所述钙钛矿前驱体溶液容纳在储液容器中，所述储液容器具有加热设备，所述太阳能电池本体的下方设置有加热板；所述钙钛矿前驱体溶液与所述太阳能电池本体的温度差为±15℃。该方法可以改善钙钛矿前驱体溶液的填充均匀性，提高太阳能电池的光电转化效率。

Description

太阳能电池的生产方法
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的生产方法，尤其是一种钙钛矿太阳能电池的生产方法。
背景技术
钙钛矿太阳能电池具有较高的光电转换效率和较低的材料成本，被认为是可以取代晶硅太阳能电池的下一代新型太阳能电池，因而具有广阔的商业化前景。在钙钛矿太阳能电池的研究过程中，出现了基于不同材料的多种结构。以碳作为背电极的三层介孔结构，成本低廉，可扩大化生产，因而具有广阔的市场化前景。钙钛矿太阳能电池的制备过程中需要将钙钛矿溶液填充到介孔层中，才能实现有效填充。然而，在大面积器件制备过程中，钙钛矿溶液需要穿过微米级厚度的薄膜，通常难以实现充分的填充，去除溶剂后留下孔隙，从而影响太阳能电池的光电转换效率。
一方面，在大面积器件制备过程中，钙钛矿溶液在介孔中流动的温度的波动对于渗透过程往往被忽略，认为其影响较小。
另一方面，钙钛矿溶液在介孔中流动具有随机性，导致较难实现均一稳定渗透，从而影响电池的光电转换效率。例如，CN105870335A公开了一种钙钛矿太阳能电池的生产方法，所述太阳能电池由FTO透明导电玻璃基底、TiO2致密层、TiO2介孔层、多孔Yb2O3阻挡层和导电碳电极组成，具有钙钛矿结构的CH3NH3PbI3均匀分布于TiO2介孔层、多孔Yb2O3阻挡层和导电碳电极中。该方法采用移液枪从碳膜上端涂布钙钛矿溶液，导致钙钛矿溶液填充均匀性差，光电转换效率仅仅达到5.6％。又如，CN104538552A公开了一种钙钛矿太阳能电池的生产方法，该钙钛矿太阳能电池具有导电玻璃导电层、阻挡层、介孔层、对电极层和钙钛矿吸光层，导电玻璃导电层由绝缘带分隔成正极区域和负极区域，阻挡层涂覆于导电玻璃导电层的负极区域上，介孔层位于阻挡层上，对电极层覆盖于介孔层、绝缘带及导电玻璃导电层的正极区域上，钙钛矿吸光层涂覆于对电极层的外表面。该方法在对电极表面涂覆钙钛矿溶液，填充均匀性仍有提高空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种太阳能电池的生产方法，其可以改善钙钛矿溶液在介孔层中的填充均匀性，光电转换效率得到进一步提高。本发明采用如下技术方案实现上述目的。
本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的生产方法，包括如下步骤：将15～150℃的钙钛矿前驱体溶液涂布在15～150℃的太阳能电池本体上；所述钙钛矿前驱体溶液容纳在储液容器中，所述储液容器具有加热设备，所述太阳能电池本体的下方设置有加热板；所述钙钛矿前驱体溶液与所述太阳能电池本体的温度差为±15℃。此外，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的生产方法，包括如下步骤：将15～150℃的钙钛矿前驱体溶液涂布在15～150℃的太阳能电池本体上；所述钙钛矿前驱体溶液与所述太阳能电池本体的温度差为±15℃。本发明将储液容器中的钙钛矿前驱体溶液加热保温，使其在出液时具有一定的初始温度，同时为太阳能电池本体提供一定的温度环境。这样可以使钙钛矿前驱体溶液保持较高的溶液浓度而不出现晶体析出，加快了溶液在多层介孔层中的渗透速度。此外，这样可以避免加工过程中的吸潮现象，加速了钙钛矿前驱体溶液中溶剂的挥发，得到更加均一稳定的填充效果。
根据本发明的生产方法，优选地，所述钙钛矿前驱体溶液的温度为55～100℃；所述太阳能电池本体的温度为55～100℃；所述钙钛矿前驱体溶液与所述太阳能电池本体的温度差为±10℃。根据本发明的一个实施方式，所述钙钛矿前驱体溶液的温度为60～65℃；所述太阳能电池本体的温度为60～65℃；所述钙钛矿前驱体溶液与所述太阳能电池本体的温度差为±3℃。本发明发现，这样的温度范围更加有利于钙钛矿前驱体溶液在介孔层中的均匀稳定的填充。
在本发明中，储液容器中容纳有钙钛矿前驱体溶液。储液容器的下方设置有出液装置，例如针头或狭缝刀头，优选为狭缝刀头。加热设备可以设置在储液容器的外部或者内部，根据实际应用情况而定。当出液装置为狭缝刀头时，加热设备可以设置在储液容器的内部。加热设备的种类并没有特别限制，例如加热套、电加热丝等。加热设备可以将钙钛矿前驱体溶液加热和保温，从而使其在出液时具有一定的初始温度。
在本发明中，太阳能电池本体的下方设置有加热板，从而将太阳能电池本体控制在一定的温度范围。加热板的种类并没有特别限制，例如热台等。当钙钛矿前驱体溶液与太阳能电池本体接触时，避免由于温度差导致钙钛矿前驱体提前结晶析出或者溶剂过快蒸发。
在本发明中，太阳能电池本体表示涂布钙钛矿前驱体溶液之前的太阳能电池。太阳能电池本体可以包括第一电极、致密层、第一介孔层、第二介孔层、第三介孔层(第二电极层)等。第一介孔层、第二介孔层、第三介孔层等组成的多层介孔薄膜中填充有钙钛矿材料。第一电极可以为导电玻璃，例如氟掺杂氧化锡导电玻璃。第一介孔层的材料包含但不限于锡酸钡、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆，优选为二氧化钛；其厚度可以为0.1～3μm，优选为1～2μm。第二介孔层的材料包含但不限于锡酸钡、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆，优选为二氧化锆；其厚度可以为0.1-5μm，优选为1～3μm。第三介孔层的材料包含但不限于炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯，优选为石墨和炭黑；其厚度可以为5～50μm，优选为8～15μm。第三介孔层可以兼做第二电极。本发明的第三介孔层可以为多孔碳对电极层。这样可以省略低温碳层的形成步骤，从而简化工艺流程。
在本发明中，多孔碳对电极层以及其他介孔层统称为多层介孔薄膜。根据本发明的生产方法，优选地，将所述钙钛矿前驱体溶液涂布在所述太阳能电池本体的多孔碳对电极层的外边缘±2mm以内。将钙钛矿前驱体溶液的涂布控制在该区域内，在溶液表面张力、内聚力、附着力和初速度等综合作用下，钙钛矿前驱体溶液浸润到整个多层介孔薄膜中，从而实现有效填充。由于多孔碳对电极层下方均为其他介孔层，从而使得钙钛矿前驱体溶液可以顺利进入其他介孔层，从而增加填充均匀性。此外，本发明将钙钛矿前驱体溶液涂布在位于上层的多孔碳对电极层的外边缘，而不是绝缘层的外边缘，更加有利于钙钛矿前驱体溶液均匀渗透至整个介孔层，从而增加填充均匀性。
在某些方案中，将钙钛矿前驱体溶液通过出液器涂布在多孔碳对电极层的外边缘±1mm以内。更优选地，将钙钛矿前驱体溶液通过出液器涂布在多孔碳对电极层的外边缘+1mm以内。本发明发现，这样更加有利于提高填充均匀性，进而改善光电转换效率。
根据本发明的生产方法，优选地，所述储液容器上设置有供所述钙钛矿前驱体溶液通过的针头或狭缝刀头，且所述钙钛矿前驱体溶液的出液速度为5～30μl/s。优选地，出液速度为8～15μl/s；更优选地，出液速度为10～13μl/s。这样更加有利于提高填充均匀性，进而改善光电转换效率。
除了溶液表面张力、内聚力、附着力和初速度之外，溶液与多孔碳对电极层的初始接触角度对浸润效果亦有影响。根据本发明的生产方法，优选地，所述针头或狭缝刀头的出液方向与所述多孔碳对电极层所在平面之间的夹角为10～89°。以针头为例，所述针头的出液方向与所述多孔碳对电极层所在平面之间的夹角为10～89°。以狭缝刀头为例，所述狭缝刀头的出液方向与所述多孔碳对电极层所在平面之间的夹角为10～89°。优选地，出液方向与碳对电极所在平面之间的夹角为30～55°，例如35～45°。采用上述角度，更有利于钙钛矿前驱体溶液浸润至整个多层介孔薄膜，从而实现有效填充。
当储液容器上具有针头时，针头移动实现自动涂布。针头的移动速度可以为5～50mm/s，优选地为8～25mm/s，例如10mm/s。移动速度决定着所述多孔碳对电极层不同部位接纳的钙钛矿前驱体溶液的量。上述范围的移动速度有利于改善浸润和填充均匀性。
钙钛矿前驱体溶液的浓度和种类对于浸润过程亦有影响。根据本发明的生产方法，优选地，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.1～2mol/L；且所述钙钛矿前驱体溶液由第IV主族金属卤化物、甲基卤化胺和溶剂形成。钙钛矿前驱体溶液的浓度优选为0.5～1mol/L。浓度过高，渗透速度慢，不利于填充均匀性的改善；浓度过低，渗透速度快，也不利于填充均匀性的改善。本发明的钙钛矿前驱体溶液表示可以在一定条件下形成钙钛矿材料的溶液，并不表示其必然含有钙。第IV主族金属卤化物和甲基卤化胺在溶剂中反应，从而获得钙钛矿前驱体溶液。第IV主族金属卤化物的第IV主族金属可以选自锡和铅；其中的卤素可以选自氯、溴和碘。在某些实施方案中，所述第IV主族金属卤化物选自碘化铅、溴化铅、氯化铅、碘化锡、溴化锡、氯化锡中的一种或多种；优选为碘化铅、溴化铅或氯化铅；更优选为碘化铅。甲基卤化胺的卤素可以选自氯、溴和碘。在某些实施方案中，所述甲基卤化胺选自甲基碘化胺、甲基氯化胺、甲基溴化胺中的一种或多种；优选为甲基碘化胺。本发明的溶剂优选为有机溶剂，例如可以将第IV主族金属卤化物和甲基卤化胺同时溶解的有机溶剂。在某些实施方案中，所述溶剂可以选自γ-丁内酯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种；优选为γ-丁内酯。
根据本发明的生产方法，优选地，所述第IV主族金属卤化物选自碘化铅、溴化铅、氯化铅、碘化锡、溴化锡、氯化锡中的一种或多种。根据本发明的生产方法，优选地，所述甲基卤化胺选自甲基碘化胺、甲基氯化胺、甲基溴化胺中的一种或多种；所述溶剂选自γ-丁内酯、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的一种或多种。采用上述原料所得钙钛矿前驱体溶液可以改善填充均匀性，改善光电转换效率。根据本发明的一个实施方式，钙钛矿前驱体溶液为CH3NH3PbI3前驱体溶液。
根据本发明的生产方法，优选地，所述的生产方法还包括钙钛矿前驱体溶液浸润步骤：将所述钙钛矿前驱体溶液浸润所述多孔碳对电极层1～5分钟。优选为，浸润时间为2～3分钟。浸润时间太长，影响生产效率；浸润时间太短，导致填充不充分。
将涂布在多孔碳对电极层的外边缘的钙钛矿前驱体溶液烘干，从而形成钙钛矿太阳能电池。烘干温度可以为45～60℃，优选为48～55℃，更优选为50℃。
根据本发明的生产方法，优选地，所述的生产方法还可以包括如下步骤：将导电玻璃刻蚀成8～150个相互串联的子电池，刻线两端分别作为太阳能电池的光阳极区和对电极区；将所述导电玻璃超声清洗，将对电极区遮挡，加热至390～510℃；将二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的乙醇溶液喷于导电玻璃的表面，经过分解，形成二氧化钛致密层；去掉对电极区遮挡，在所述致密层上沉积厚度为0.5～3μm的纳米二氧化钛，并在400～550℃下烧结0.5～3小时，形成介孔二氧化钛薄膜；冷却后，在该介孔二氧化钛薄膜上沉积厚度为0.5～3μm的二氧化锆浆料，65～80℃下烘干，得到二氧化锆薄膜；在所述对电极区和二氧化锆薄膜上沉积厚度为5～50μm的碳浆料，65～80℃烘干，然后在350～500℃烧结1～5小时，形成多孔二氧化锆间隔层和多孔碳对电极层，从而得到太阳能电池本体。导电玻璃的实例包括但不限于氟掺杂氧化锡导电玻璃。上述沉积可以采用丝网印刷技术。多孔碳对电极层横跨对电极区和二氧化锆薄膜。碳浆料可以采用石墨和炭黑分散在松油醇中形成的浆料。石墨和炭黑的比例并没有特别限制。
可以采用本领域常规的方式进行刻蚀，这里不再赘述。导电玻璃可以依次采用清洁剂、蒸馏水和无水乙醇超声清洗，清洗时间可以分别为5～30分钟。可以采用本领域常规的清洁剂。例如采用
Figure BDA0001691309360000071
III比色皿清洗剂，以2wt％去离子水溶液的形式使用。把清洗好的导电玻璃置于热台上，用遮挡物挡住对电极区。
根据本发明的一个实施方式，将氟掺杂氧化锡导电玻璃刻蚀成8～25个相互串联的子电池，刻线两端分别作为太阳能电池的光阳极区和对电极区；将所述导电玻璃超声清洗，将对电极区遮挡，加热至450～500℃；将二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的乙醇溶液喷于导电玻璃的表面，经过分解，形成二氧化钛致密层；去掉对电极区遮挡，在所述致密层上沉积厚度为1～2μm的纳米二氧化钛，并在400～550℃下烧结1～2小时，形成介孔二氧化钛薄膜；冷却后，在该介孔二氧化钛薄膜上沉积厚度为1～2μm的二氧化锆浆料，70～75℃下烘干，得到二氧化锆薄膜；在所述对电极区和二氧化锆薄膜上沉积厚度为8～15μm的碳浆料，70～75℃烘干，然后在380～400℃烧结2～3小时，形成多孔二氧化锆间隔层和多孔碳对电极层，从而得到太阳能电池本体。
本发明通过在储液容器增设加热设备，在太阳能电池本体下方增设加热板，确保钙钛矿前驱体溶液在稳定的温度环境中进行渗透，从而提高了填充均匀性。根据本发明优选的技术方案，将钙钛矿前驱体溶液滴涂于多孔碳对电极层的外边缘合适区域，从而使得该溶液在多层介孔薄膜中更加有效的填充。此外，本发明可以加速该溶液在多层介孔薄膜中的渗透速度，减小了随机性，获得更加均一稳定的填充效果。
附图说明
图1为具有针头的涂布装置。
图2为具有狭缝刀头的涂布装置。
附图标记说明如下：
1-储液容器；2-太阳能电池本体；11-加热设备；12-针头；13-狭缝刀头；3-加热板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
将以下实施例和对比例所得太阳能电池的性能采用如下方法测定：电池的伏安特性曲线和光电转换效率测试是由吉时利公司的Keithley 2400数字源表和美国理波公司(Newport Corporation)的太阳光模拟器测得，太阳光模拟器包含一个1000W的氙弧灯，并以标准硅电池校正光强为1个标准太阳光(AM1.5，100mW·cm-2)。
清洁剂：
Figure BDA0001691309360000081
III比色皿清洗剂，2wt％去离子水溶液。
二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的乙醇溶液中，二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯与乙醇的体积比为1:39。
遮挡物：钛板。
实施例1
如图1所示，钙钛矿前驱体溶液涂布装置具有储液容器1，其外侧设置有加热设备11，从而对钙钛矿前驱体溶液进行加热和保温。储液容器1的下方设置有供钙钛矿前驱体溶液进行出液的针头12。太阳能电池本体2位于针头12的下方，若干个太阳能电池本体2的下方设置有加热板3，为太阳能电池本体2提供稳定的温度环境。
将长度为100mm、宽度为100mm的氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃激光刻蚀成为9个相互串联的子电池，刻线两端分别作为太阳能电池的光阳极区和对电极区。将导电玻璃依次采用清洁剂、蒸馏水和无水乙醇超声清洗10分钟。把清洗好的导电玻璃置于热台上，用遮挡物挡住对电极区。加热至450℃，然后将二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的乙醇溶液喷于导电玻璃的表面，经过分解，形成二氧化钛致密层。去掉对电极区的遮挡物，在致密层上采用丝网印刷技术沉积厚度为1.8μm的纳米二氧化钛，并在500℃下烧结1小时，形成介孔二氧化钛薄膜。将导电玻璃冷却，然后在该介孔二氧化钛薄膜上采用丝网印刷技术形成厚度为2μm的二氧化锆浆料，70℃下烘干以去掉溶剂，形成二氧化锆薄膜。在对电极区和二氧化锆薄膜上印刷厚度为10μm的碳浆料(石墨和炭黑分散在松油醇中)，70℃烘干以去掉溶剂。将处理后的导电玻璃在400℃烧结2小时，形成多孔二氧化锆间隔层和多孔碳对电极层，从而得到太阳能电池本体。
将甲基碘化胺0.438g和碘化铅1.314g混合，溶于3mL的γ-丁内酯中，60℃下搅拌均匀，得到CH3NH3PbI3前驱体溶液。
将CH3NH3PbI3前驱体溶液置于上述涂布装置(储液容器具有加热设备，太阳能电池本体下方具有加热板，储液容器中的前驱体溶液温度为60℃，加热板上的太阳能电池本体温度为60℃)中，并涂布在多孔碳对电极层的中间位置。待前驱体溶液浸润2分钟后，转移到热台上，在50℃烘干溶剂，得到太阳能电池。性能测试结果参见表1。
实施例2
如图2所示，钙钛矿前驱体溶液涂布装置具有储液容器1，其内部设置有加热设备11，从而对钙钛矿前驱体溶液进行加热和保温。储液容器1的下方设置有供钙钛矿前驱体溶液进行出液的狭缝刀头13。太阳能电池本体2位于狭缝刀头13的下方，若干个太阳能电池本体2的下方设置有加热板3，为太阳能电池本体2提供稳定的温度环境。
将长度为100mm、宽度为100mm的氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃激光刻蚀成为9个相互串联的子电池，刻线两端分别作为太阳能电池的光阳极区和对电极区。将导电玻璃依次采用清洁剂、蒸馏水和无水乙醇超声清洗10分钟。把清洗好的导电玻璃置于热台上，用遮挡物挡住对电极区。加热至450℃，然后将二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的乙醇溶液喷于导电玻璃的表面，经过分解，形成二氧化钛致密层。去掉对电极区的遮挡物，在致密层上采用丝网印刷技术沉积厚度为1.8μm的纳米二氧化钛，并在500℃下烧结1小时，形成介孔二氧化钛薄膜。将导电玻璃冷却，然后在该介孔二氧化钛薄膜上采用丝网印刷技术形成厚度为2μm的二氧化锆浆料，70℃下烘干以去掉溶剂，形成二氧化锆薄膜。在对电极区和二氧化锆薄膜上印刷厚度为10μm的碳浆料(石墨和炭黑分散在松油醇中)，70℃烘干以去掉溶剂。将处理后的导电玻璃在400℃烧结2小时，形成多孔二氧化锆间隔层和多孔碳对电极层，从而得到太阳能电池本体。
将甲基碘化胺0.438g和碘化铅1.314g混合，溶于3mL的γ-丁内酯中，60℃下搅拌均匀，得到CH3NH3PbI3前驱体溶液。
将CH3NH3PbI3前驱体溶液置于上述涂布装置(储液容器具有加热设备，太阳能电池本体下方具有加热板，储液容器中的前驱体溶液温度为60℃，加热板上的太阳能电池本体温度为60℃)中，并涂布在多孔碳对电极层表面。待前驱体溶液浸润2分钟后，转移到热台上，在35℃烘干溶剂，得到太阳能电池。性能测试结果参见表1。
实施例3
将长度为100mm、宽度为100mm的氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃激光刻蚀成为9个相互串联的子电池，刻线两端分别作为太阳能电池的光阳极区和对电极区。将导电玻璃依次采用清洁剂、蒸馏水和无水乙醇超声清洗10分钟。把清洗好的导电玻璃置于热台上，用遮挡物挡住对电极区。加热至450℃，然后将二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的乙醇溶液喷于导电玻璃的表面，经过分解，形成二氧化钛致密层。去掉对电极区的遮挡物，在致密层上采用丝网印刷技术沉积厚度为1.8μm的纳米二氧化钛，并在500℃下烧结1小时，形成介孔二氧化钛薄膜。将导电玻璃冷却，然后在该介孔二氧化钛薄膜上采用丝网印刷技术形成厚度为2μm的二氧化锆浆料，70℃下烘干以去掉溶剂，形成二氧化锆薄膜。在对电极区和二氧化锆薄膜上印刷厚度为10μm的碳浆料(石墨和炭黑分散在松油醇中)，70℃烘干以去掉溶剂。将处理后的导电玻璃在400℃烧结2小时，形成多孔二氧化锆间隔层和多孔碳对电极层，从而得到太阳能电池本体。
将甲基碘化胺0.438g和碘化铅1.314g混合，溶于3mL的γ-丁内酯中，60℃下搅拌均匀，得到CH3NH3PbI3前驱体溶液。
将CH3NH3PbI3前驱体溶液置于实施例1的涂布装置(储液容器具有加热设备，太阳能电池本体下方具有加热板，储液容器中的前驱体溶液温度为60℃，加热板上的太阳能电池本体温度为60℃)中，并涂布在碳对电极的外边缘1mm处，出液器的出液方向与碳对电极所在平面呈45°夹角，出液速度为12μl/s，出液器的出液头的移动速度为10mm/s。待前驱体溶液浸润2分钟后，转移到热台上，在50℃烘干溶剂，得到太阳能电池。性能测试结果参见表1。
对比例1
将长度为100mm、宽度为100mm的氟掺杂氧化锡(FTO)导电玻璃激光刻蚀成为9个相互串联的子电池，刻线两端分别作为太阳能电池的光阳极区和对电极区。将导电玻璃依次采用清洁剂、蒸馏水和无水乙醇超声清洗10分钟。把清洗好的导电玻璃置于热台上，用遮挡物挡住对电极区。加热至450℃，然后将二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的乙醇溶液喷于导电玻璃的表面，经过分解，形成二氧化钛致密层。去掉对电极区的遮挡物，在致密层上采用丝网印刷技术沉积厚度为1.8μm的纳米二氧化钛，并在500℃下烧结1小时，形成介孔二氧化钛薄膜。将导电玻璃冷却，然后在该介孔二氧化钛薄膜上采用丝网印刷技术形成厚度为2μm的二氧化锆浆料，70℃下烘干以去掉溶剂，形成二氧化锆薄膜。在对电极区和二氧化锆薄膜上印刷厚度为10μm的碳浆料(石墨和炭黑分散在松油醇中)，70℃烘干以去掉溶剂。将处理后的导电玻璃在400℃烧结2小时，形成多孔二氧化锆间隔层和多孔碳对电极层，从而得到太阳能电池本体。
将甲基碘化胺0.438g和碘化铅1.314g混合，溶于3mL的γ-丁内酯中，60℃下搅拌均匀，得到CH3NH3PbI3前驱体溶液。
将CH3NH3PbI3前驱体溶液置于常规的具有针头的涂布装置(储液容器没有加热设备，太阳能电池本体下方没有加热板)中，并涂布在多孔碳对电极层的中间位置。待前驱体溶液浸润2分钟后，转移到热台上，在50℃烘干溶剂，得到太阳能电池。性能测试结果参见表1。
表1、太阳能电池的性能参数
Figure BDA0001691309360000131
由表1可知，本发明的太阳能电池的CH3NH3PbI3前驱体溶液填充更加均一，光电转换效率得到显著提高。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。

Claims (4)

1.一种太阳能电池的生产方法，其特征在于，该生产方法包括如下步骤：
将60～65℃的钙钛矿前驱体溶液涂布在60～65℃的太阳能电池本体的多孔碳对电极层的外边缘±2mm以内；所述钙钛矿前驱体溶液容纳在储液容器中，所述储液容器具有加热设备，所述太阳能电池本体的下方设置有加热板；所述钙钛矿前驱体溶液与所述太阳能电池本体的温度差为±3℃；
所述储液容器上设置有供所述钙钛矿前驱体溶液通过的针头，所述钙钛矿前驱体溶液的出液速度为10～13μl/s；所述针头的出液方向与所述多孔碳对电极层所在平面之间的夹角为35～45°；所述针头的移动速度为8～25mm/s；
所述钙钛矿前驱体溶液由第IV主族金属卤化物、甲基卤化胺和溶剂形成，所述第IV主族金属卤化物为碘化铅，所述甲基卤化胺为甲基碘化胺，所述溶剂为γ-丁内酯，所述钙钛矿前驱体溶液为CH3NH3PbI3前驱体溶液，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.1～2mol/L；
所述太阳能电池本体包括第一电极、致密层、第一介孔层、第二介孔层和多孔碳对电极层，所述第一介孔层的材料选自锡酸钡、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆，所述第二介孔层的材料选自于锡酸钡、二氧化钛、氧化铝、二氧化锆，所述多孔碳对电极层的材料选自炭黑、石墨、碳纳米管、石墨烯；
所述太阳能电池的第一介孔层、第二介孔层、多孔碳对电极层中填充有钙钛矿材料。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度为0.5～1mol/L。
3.根据权利要求2所述的生产方法，其特征在于，所述的生产方法还包括钙钛矿前驱体溶液浸润步骤：将所述钙钛矿前驱体溶液浸润所述多孔碳对电极层1～5分钟。
4.根据权利要求1～3任一项所述的生产方法，其特征在于，所述的生产方法还包括如下步骤：
将导电玻璃刻蚀成8～150个相互串联的子电池，刻线两端分别作为太阳能电池的光阳极区和对电极区；将所述导电玻璃超声清洗，将对电极区遮挡，加热至390～510℃；将二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯的乙醇溶液喷于导电玻璃的表面，经过分解，形成二氧化钛致密层；去掉对电极区遮挡，在所述致密层上沉积厚度为0.5～3μm的纳米二氧化钛，并在400～550℃下烧结0.5～3小时，形成介孔二氧化钛薄膜；冷却后，在该介孔二氧化钛薄膜上沉积厚度为0.5～3μm的二氧化锆浆料，65～80℃下烘干，得到二氧化锆薄膜；在所述对电极区和二氧
化锆薄膜上沉积厚度为5～50μm的碳浆料，65～80℃烘干，然后在350～500℃烧结1～5小时，
形成多孔二氧化锆间隔层和多孔碳对电极层，从而得到太阳能电池本体。
CN201810595109.2A 2018-06-11 2018-06-11 太阳能电池的生产方法 Active CN110581223B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810595109.2A CN110581223B (zh) 2018-06-11 2018-06-11 太阳能电池的生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810595109.2A CN110581223B (zh) 2018-06-11 2018-06-11 太阳能电池的生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110581223A CN110581223A (zh) 2019-12-17
CN110581223B true CN110581223B (zh) 2023-07-04

Family

ID=68810346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810595109.2A Active CN110581223B (zh) 2018-06-11 2018-06-11 太阳能电池的生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110581223B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115583802B (zh) * 2022-10-21 2024-05-17 武汉万度光能研究院有限责任公司 一种卤化物钙钛矿薄膜及其制备方法、装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104538552A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 南京信息工程大学 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105070836A (zh) * 2015-08-03 2015-11-18 华北电力大学 一种介孔钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN106684247A (zh) * 2017-03-15 2017-05-17 中南大学 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
EP3279960A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-07 Aalto University Foundation Method for inkjet printing an organic-inorganic perovskite

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105576134A (zh) * 2015-12-21 2016-05-11 北京信息科技大学 一种双介孔层钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105895804A (zh) * 2016-04-08 2016-08-24 武汉理工大学 一种低成本钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105951168B (zh) * 2016-05-20 2018-08-17 中山大学 大面积abx3型钙钛矿晶体薄膜生长方法及装置
CN105870336A (zh) * 2016-06-01 2016-08-17 华东师范大学 一种介孔型钙钛矿太阳能电池
CN106283195B (zh) * 2016-09-07 2018-12-07 上海大学 连续生长大尺寸钙钛矿单晶的装置及方法
CN107068875B (zh) * 2017-03-10 2019-06-25 武汉大学 一种优化钙钛矿晶体薄膜形貌的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104538552A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 南京信息工程大学 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN105070836A (zh) * 2015-08-03 2015-11-18 华北电力大学 一种介孔钙钛矿太阳能电池及其制备方法
EP3279960A1 (en) * 2016-08-02 2018-02-07 Aalto University Foundation Method for inkjet printing an organic-inorganic perovskite
CN106684247A (zh) * 2017-03-15 2017-05-17 中南大学 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110581223A (zh) 2019-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4637523B2 (ja) 光電変換装置およびそれを用いた光発電装置
US20070095390A1 (en) Solar cell and manufacturing method thereof
WO2019148326A1 (zh) 钙钛矿薄膜的制备方法及其应用
CN1846327A (zh) 染料敏化的太阳电池
EP2214250A1 (en) Electrode substrate for photoelectric conversion device, method for manufacturing electrode substrate for photoelectric conversion device, and photoelectric conversion device
JP2007035591A (ja) 色素増感太陽電池および色素増感太陽電池用多孔質半導体層の製造方法
CN103996749A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池光阳极的原位制备方法
WO2020135739A1 (zh) 钙钛矿薄膜太阳能组件及其制备方法
JP5338897B2 (ja) 光増感色素の色素吸着方法及び吸着装置、色素増感太陽電池の製造方法及び製造装置
AU2005236527A1 (en) A method of producing a porous semiconductor film on a substrate
JP2005285472A (ja) 光電変換装置
CN108767120A (zh) 一种利用碳量子点制备钙钛矿薄膜的方法及太阳能电池
CN110581223B (zh) 太阳能电池的生产方法
JP2000285974A (ja) 光増感型太陽光発電素子
JP2005109033A (ja) 光増感型太陽電池及びその製造方法
CN108574049B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池模块及其制备方法
CN112968134B (zh) 一种熔盐辅助结晶的钙钛矿太阳电池及其制备方法
JP2004164950A (ja) 電極基板、光電変換素子、並びに色素増感太陽電池
JP2005285473A (ja) 光電変換装置
JP2004165015A (ja) 対極及びこれを備えた色素増感型太陽電池
JP5127261B2 (ja) 光電変換モジュールの製造方法
CN115835741A (zh) 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法
JP2007227260A (ja) 光電変換装置及び光発電装置
JP5364999B2 (ja) 酸化物半導体電極用積層体、酸化物半導体電極、色素増感型太陽電池、および色素増感型太陽電池モジュール
JP7430781B2 (ja) 印刷可能な曲面ペロブスカイト太陽電池及其製造方法

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