CN112349843B - 一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法，所述空穴传输层材料为2,3,5,6‑四氟‑7,7',8,8'‑四氰二甲基对苯醌掺杂的2,9,16,23‑四‑叔丁基‑29H,31H‑酞菁铜(II)；所述2,3,5,6‑四氟‑7,7',8,8'‑四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.005～0.5wt％。本发明提供的空穴传输层制备的锑基太阳能电池具有良好的水、热稳定性。还具有较高的电导率和高空穴迁移率。实验结果表明：掺杂后电导率提高32％，使得所述硫硒化锑太阳能电池的短路电流密度不低于23.54mA/cm2，太阳能薄膜电池的填充因子高于55％，光电转换效率不低于8.57％。

Description

一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制 备方法
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着世界经济的快速发展，人们对能源的需求不断增长，而煤炭、石油等不可再生能源未来将无法满足人们日益增长的对能源的消费需求。因此，寻求有效利用和环保的可再生能源是世界各国的重要战略发展方向之一。太阳能作为清洁可再生能源，引起广泛关注，被认为是传统能源的最佳替代品。太阳能发电作为一系列新能源的代表已经成为科研工作者以及全社会的关注。因此，发展一种制备过程简单，价格低廉，能大规模生产等特点的新型太阳能电池是目前光伏发电领域的研究热点。
发展至今，太阳能电池种类繁多，其中锑基(硒化锑、硫化锑、硫硒化锑)薄膜太阳能电池具有理论光电转换效率高、成本低廉、稳定性好、无毒等优点，被看作是一类极具发展潜力的薄膜太阳能电池。而传统有机空穴传输层具有成本高，热和化学不稳定性，酸性，以及低迁移率和/或电导率等缺点，比如现在通用的以2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'螺二芴(Spiro-OMeTAD)小分子空穴传输层由于化合物本身并不稳定，易受到氧化，其合成步骤繁琐、价格昂贵。由于其自身电导率较低，需要掺杂锂盐和TBP等亲水性的添加剂，这些添加剂因具有亲水性从而会破坏电池长期的稳定性。也有使用氧化物比如MoO掺杂提高空穴传输层的电导率的研究，但是实际上，MoO3以(MoO3)n(n＝3～5)的团簇形式存在，由于(MoO3)n团簇与主体之间的电荷转移效率不高，MoO3作为掺杂剂需要更高的掺杂浓度，但是在重掺杂时MoO3分子倾向于通过聚集形成簇形成大量缺陷。此外另一种常见的空穴传输材料PEDOT:PSS由于其酸度和高度吸湿性限制了电池的稳定性，从而在一定程度上制约了锑基太阳能电池的进一步发展。
因此，寻找一种具有良好水、热稳定性的空穴传输层材料成为一个迫切的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法，该空穴传输材料具有良好的水、热稳定性。
本发明提供了一种太阳能电池的空穴传输层材料，所述空穴传输层材料为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌掺杂的2,9,16,23-四-叔丁基-29H,31H-酞菁铜(II)；
所述2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.005～0.5wt％。
本发明提供了一种锑基太阳能电池，包括依次设置的透明导电衬底、电子传输层、无机光吸收层、空穴传输层和金属电极层；
所述空穴传输层为上述技术方案所述的空穴传输层材料制得。
优选地，所述空穴传输层的厚度为50～80nm。
优选地，所述锑基太阳能电池为硫化锑太阳能电池、硒化锑太阳能电池或硫硒化锑太阳能电池。
本发明提供了一种上述技术方案所述锑基太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在清洁的透明导电衬底上依次沉积电子传输层，沉积光吸收层，旋涂空穴传输层，再沉积金属电极层，热处理，得到锑基太阳能电池。
优选地，所述热处理的温度为80～90℃，热处理的时间为2～100h。
优选地，所述旋涂空穴传输层采用的旋涂液包括F4-TCNQ溶液和Tert-Butyl CuPc溶液；
所述F4-TCNQ溶液的浓度为0.4～0.6mg/mL；
所述Tert-Butyl CuPc溶液的浓度为10～30g/mL。
本发明提供了一种太阳能电池的空穴传输层材料，所述空穴传输层材料为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌掺杂的2,9,16,23-四-叔丁基-29H,31H-酞菁铜(II)；所述2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.005～0.5wt％。本发明提供的空穴传输层制备的锑基太阳能电池具有良好的水、热稳定性。还具有较高的电导率和高空穴迁移率。实验结果表明：掺杂后电导率提高32％，使得所述硫硒化锑太阳能电池的短路电流密度不低于23.54mA/cm2，太阳能薄膜电池的填充因子高于55％，光电转换效率不低于8.57％。
附图说明
图1为本发明提供的锑基太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明提供的锑基太阳能电池制备流程示意图；
图3为本发明实施例1制备的空穴传输层和电池的SEM图；
图4为使用Spiro、CuPc和CuPc+F4-TCNQ作为空穴传输层制备的电池的J-V曲线；
图5为掺杂和未掺杂F4-TCNQ的CuPc空穴传输层的电导率；
图6为不同退火时间下使用掺杂F4-TCNQ的CuPc空穴传输层制备的电池的J-V曲线。
具体实施方式
本发明提供了一种太阳能电池的空穴传输层材料，所述空穴传输层材料为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌掺杂的2,9,16,23-四-叔丁基-29H,31H-酞菁铜(II)；
所述2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.005～0.5wt％。
在本发明中，所述空穴传输材料中2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌的掺杂量优选为0.01～0.4wt％，更优选为0.01～0.2wt％；具体实施例中，所述2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.15wt％。
本发明提供的上述空穴传输层材料具有良好水、热稳定性、高电导率、高空穴迁移率。
本发明提供了一种锑基太阳能电池，包括依次设置的透明导电衬底、电子传输层、无机光吸收层、空穴传输层和金属电极层；
所述空穴传输层为上述技术方案所述的空穴传输层材料制得。
图1为本发明提供的锑基太阳能电池的结构示意图，其中，L1为透明导电衬底，L2为电子传输层，L3为无机光吸收层，L4为空穴传输层，L5为金属电极层。
在本发明中，所述空穴传输层的厚度为50～80nm。
所述透明导电衬底优选为导电玻璃基底(FTO)；所述透明导电衬底的厚度优选为340～365nm。
所述电子传输层优选选自硫化镉或二氧化钛薄膜，更优选为硫化镉薄膜；所述电子传输层的厚度优选为30～50nm。
所述无机光吸收层优选为硫化锑薄膜、硒化锑薄膜或硫硒化锑薄膜，更优选选自硫硒化锑薄膜。所述无机光吸收层的厚度优选为280～320nm。
所述金属电极层优选为金电极层；所述金属电极层的厚度优选为20～100nm。其中，所述金电极同时也复合于所述透明导电衬底的部分表面。
在本发明中，所述锑基太阳能电池为硫化锑太阳能电池、硒化锑太阳能电池或硫硒化锑太阳能电池。
在本发明具体实施例中，所述锑基太阳能电池中空穴为掺杂F4-TCNQ的Tert-ButylCuPc，电子层CdS，吸收层是Sb2(S,Se)3；或所述锑基太阳能电池中氧化石墨烯粉末做buffer层，空穴为掺杂F4-TCNQ的Tert-ButylCuPc，电子层CdS，吸收层是Sb2(S,Se)3；或所述锑基太阳能电池中空穴为掺杂F4-TCNQ的Tert-Butyl CuPc，电子层TiO2，吸收层是Sb2(S,Se)3；或所述锑基太阳能电池中空穴为掺杂F4-TCNQ的Tert-Butyl CuPc，电子层TiO2，吸收层Sb2S3。
本发明提供了一种上述技术方案所述锑基太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在清洁的透明导电衬底上依次沉积电子传输层，沉积无机光吸收层，旋涂空穴传输层，再沉积金属电极层，热处理，得到锑基太阳能电池。
图2为本发明提供的锑基太阳能电池制备流程示意图。
在本发明中，所述清洁的透明导电衬底优选按照以下方法制得：
将透明导电基底依次采用水-玻璃清洗剂、无水乙醇、丙酮、异丙醇和无水乙醇超声清洗，然后进行氧等离子清洗，得到清洁的透明导电衬底。
本发明优选在每种清洗剂中超声清洗35～45min，更优选超声清洗40min。
本发明沉积电子传输层采用的电子传输层材料采用本领域技术人员熟知的方法制得即可。
若电子传输层材料为TiO2前驱体溶液时，本发明优选采用乙醇、钛酸四异丙酯和浓盐酸混合反应，得到TiO2前驱体溶液。
若电子传输层材料为硫化镉材料时，本发明优选采用硝酸镉、浓氨水、硫脲和水混合，加热，得到硫化镉材料。所述硝酸镉的浓度为15mmol/L；氨水的浓度为25wt％；所述硫脲的浓度为1.5mol/L；所述硝酸镉、浓氨水、硫脲和水的体积比为50：65：32：350。所述加热的方式优选为水浴加热；所述加热的温度优选为65～68℃，更优选为66℃；所述加热的时间优选为17～19min，更优选为18min。
在本发明中，所述沉积电子传输层为沉积TiO2薄膜时，优选按照以下方法制得：
将TiO2前驱体溶液旋涂在透明导电衬底上，煅烧，得到透明导电衬底-电子传输层复合层。
所述旋涂的转速优选为1900～2100rpm，更优选为2000rpm；时间优选为35～45s，更优选为40s。煅烧的温度优选为530～570℃，更优选为550℃，煅烧的时间优选为55～65min，更优选为60min。
所述沉积电子传输层为沉积硫化镉时，优选按照以下方法：
将透明导电基底置于硝酸镉-浓氨水-硫脲-水的混合液中，加热形成CdS传输层，干燥后再使用氯化镉的甲醇溶液后处理CdS传输层表面然后退火。
所述加热优选采用水浴加热；所述加热的温度为66℃，时间为18min。本发明优选采用20mg/mL的氯化镉的甲醇溶液；所述氯化镉的甲醇溶液旋涂在CdS传输层表面；旋涂的速度为3000rpm；时间为40s；退火的温度为400℃，时间为10min。
本发明沉积无机光吸收层采用的无机光吸收材料优选采用旋涂法、真空法、水浴法或水热法制得。所述无机光吸收材料优选为硒硫化锑薄膜。
本发明优选在无机光吸收层制备时，在无机光吸收层表面涂覆氧化石墨烯，有利于提高电池的电流。
在本发明中，水热法制备硒硫化锑薄膜的过程包括：
将硫代硫酸钠溶液、酒石酸锑钾溶液和硒脲溶液的混合液，在120℃～150℃下反应2～5h，退火，得到硒硫化锑薄膜；
所述硫代硫酸钠溶液的浓度为0.08mol/L；所述酒石酸锑钾溶液的浓度为0.02mol/L；所述硒脲溶液的浓度为0.004mol/L。所述退火的温度为300～400℃；退火的时间为9～11min，更优选为10min。
在本发明中，真空法制备硒硫化锑薄膜的过程包括：
将硫化锑粉和硒粉沉积，退火，得到硒硫化锑薄膜；
所述沉积前将沉积装置的真空室的压强抽至5×10-4Pa以下。本发明优选通过调节加热电流来控制沉积速度；所述沉积的速度为2mm/s。所述退火的温度为350℃，时间为15min。
在本发明中，水浴法制备硒硫化锑薄膜的过程包括：
将SbCl3溶液、二乙胺四乙酸溶液、硫代硫酸钠溶液和水混匀，得到的前驱体沉积液沉积，得到的膜进行硒化处理，退火，得到硒硫化锑薄膜；
所述SbCl3、二乙胺四乙酸和硫代硫酸钠的摩尔比为3～42：1：26～240。
沉积时采用的水浴的温度为65℃，沉积的时间为5～240min。
硒化处理采用含硒0.2～2.5mol/L的水溶液；硒化处理的时间为2～240min。所述退火的温度为300～400℃，时间为10min。
本发明旋涂空穴传输层采用的空穴传输层材料包括F4-TCNQ、Tert-Butyl CuPc和溶剂；所述溶剂优选选自氯苯、甲苯、二甲基亚砜的一种或多种，更优选选自氯苯。所述空穴传输层材料优选按照以下步骤制得：
将Tert-Butyl CuPc溶液和F4-TCNQ溶液混合均匀，得到空穴传输层材料。
所述Tert-Butyl CuPc溶液的溶质浓度为10mg/mL；所述F4-TCNQ溶液的溶质浓度为0.5mg/mL。所述Tert-Butyl CuPc溶液和F4-TCNQ溶液的体积比优选为40:0.98～1.02，更优选为40:1。
旋涂的转速优选为2000～6000rpm，更优选为3000～4000rpm；转时优选为20～60s，更优选为30～50s。旋涂完空穴传输层后需要将溶剂去除，选用的方法为真空干燥、在氮气气氛下加热干燥或在空气中加热干燥，优选为真空干燥和在空气环境中加热干燥，所述加热温度为70～105℃，加热时间为2～10分钟。
本发明优选采用真空蒸镀法制备金属电极层；真空蒸镀的气压为5×10-4Pa。所述金属电极层优选为金层；本发明通过掩模版控制金电极的大小；所述金电极的大小为0.09cm2。
沉积金属电极层后热处理，得到锑基太阳能电池。所述热处理的温度优选为80～90℃，更优选为85℃；热处理的时间优选为2～100h，更优选为3～72h。
本发明提供的太阳能薄膜电池的开路电压不低于0.65V，短路电流密度不低于23.54mA/cm2，太阳能薄膜电池的填充因子高于55％，光电转换效率不低于8.57％。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)配置Tert-Butyl CuPc溶液:称取10mg纯度为98％的Tert-ButylCuPc溶于1mL氯苯中，密封搅拌1小时；
(2)配置F4-TCNQ溶液：称取5mg纯度为99％的F4-TCNQ溶于10mL氯苯中，遮光密封搅拌1小时；
(3)配置混合溶液：取200μL Tert-Butyl CuPc溶液与6μL F4-TCNQ溶液均匀混合，密封搅拌半小时；
(4)使用所述水浴法制作CdS电子传输层：
将15mmol/L硝酸镉、25％wt浓氨水、1.5mol/L硫脲、去离子水按照体积比50:65:32:350依次加入烧杯中搅拌混合均匀，然后将所述溶液放入66℃的水浴锅中水浴加热18min形成CdS电子传输层，将所述的电子传输层放置于110℃热台上去除水分，再使用氯化镉的甲醇溶液后处理电子传输层表面，所述的后处理方法具体为使用20mg/mL的氯化镉甲醇溶液以3000rpm的旋涂速度旋涂40s，然后在空气中以400℃的温度退火10min，再自然冷却到室温；
(5)在电子传输层上使用所述水热法制作硫硒化锑(Sb2(S,Se)3)薄膜：
以0.08mol/L的硫代硫酸钠、0.02mol/L的酒石酸锑钾、0.004M的硒脲的混合溶液为水热沉积液，密封在反应釜中，放置在烘箱120℃～150℃下反应2～5h，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为300～400℃，退火时间为10min。
(6)取步骤(3)混合好的溶液50μL使用移液枪均匀涂敷在硫硒化锑薄膜表面，使用匀胶机进行旋涂转速为3000rpm，时间为30s。
(7)步骤(6)所得的薄膜放入真空蒸镀仪内蒸镀金电极，厚度为60nm。
(8)将步骤(7)所得的薄膜放入手套箱中，使用加热台85℃加热10h，得到锑基太阳能电池。
本发明将实施例1得到的空穴传输层薄膜进行扫描电镜扫描分析，结果如图3中(a)和(b)所示，图3中(a)为本发明实施例1制备的空穴传输层薄膜表面未退火的SEM图。图3中(b)为本发明实施例1制备的空穴传输层薄膜表面85℃退火48h的SEM图，从图3中(a)和(b)中可以看出，所述空穴传输层薄膜在热处理后表面裂纹变小致密性提高。
完成电池制备后，对得到的电池截面进行扫描电镜分析，结果如图3中(c)所示，图3中(c)为本发明实施例1完成电池制备后的电池截面SEM图。从图3中(c)中可以看出，空穴传输层薄膜的厚度为43nm。
本申请采用市售的导电聚合物Spiro-OMeTAD作为对比。图4为使用Spiro、CuPc和CuPc+F4-TCNQ作为空穴传输层制备的电池的J-V曲线；
表1为使用Spiro、CuPc和CuPc+F4-TCNQ作为空穴传输层制备的电池的测试数据：
表1使用不同空穴传输层的电池参数
Figure BDA0002764798320000081
从表1中可以看出掺杂后由于短路电流密度20.78mA/cm2提高到24.99mA/cm2使得光电转化效率在未掺杂的基础上提高12％。使用长时间的退火后处理可以大幅度提高电池的光电转化效率。
图5为掺杂和未掺杂F4-TCNQ的CuPc空穴传输层的电导率；从图5可以看出：掺杂后电导率提高32％，使得所述硫硒化锑太阳能电池的短路电流密度不低于23.54mA/cm2，太阳能薄膜电池的填充因子高于55％，光电转换效率不低于8.57％。
图6为不同退火时间下使用掺杂F4-TCNQ的CuPc空穴传输层制备的电池的J-V曲线；
表2不同退火时间下使用掺杂F4-TCNQ(0.15wt％)CuPc空穴层电池的参数
Figure BDA0002764798320000082
由图6和表1可以看出当电池没有退火时光电转化效率仅为5.12％，当使用85℃退火48h后电池的光电转化效率提高到8.57％。传统Spiro-OMe TAD由于其自身电导率不高，需要添加锂盐、钴盐、TBP(4-叔丁基吡啶)等添加剂来提高导电性能。而这些添加剂都是亲水性的，加入后虽然暂时提高了电池的光电转换效率，但是影响了电池长期的稳定性。本发明所述的空穴传输层不添加锂盐、钴盐、TBP等亲水添加剂，使用疏水性的有机小分子F4-TCNQ进行掺杂得到了一种疏水的空穴传输层且酞菁类分子具有18个JI电子的大环平面共轭结构，二维平面刚性结构，稳定性好，提高了电池的水氧稳定性。
实施例2
(1)配置Tert-Butyl CuPc溶液:称取10mg纯度为98％的Tert-Butyl CuPc溶于1ml氯苯中，密封搅拌1小时。
(2)配置F4-TCNQ溶液：称取5mg纯度为99％的F4-TCNQ溶于10mL氯苯中，遮光密封搅拌1小时。
(3)配置混合溶液：取200μL Tert-Butyl CuPc溶液与6μL F4-TCNQ溶液均匀混合，密封搅拌半小时。
(4)取10mg氧化石墨烯粉末加入1mL异丙醇中使用超声波仪振荡分散5h。
(5)使用所述水浴法制作CdS电子传输层：
将15mmol/L硝酸镉、25％wt浓氨水、1.5mol/L硫脲、去离子水按照体积比50:65:32:350依次加入烧杯中搅拌混合均匀，然后将所述溶液放入66℃的水浴锅中水浴加热18min形成CdS电子传输层，将所述的电子传输层放置于110℃热台上去除水分，再使用氯化镉的甲醇溶液后处理电子传输层表面，所述的后处理方法具体为使用20mg/mL的氯化镉甲醇溶液以3000rpm的旋涂速度旋涂40s，然后在空气中以400℃的温度退火10min，再自然冷却到室温；
(6)在电子传输层上使用所述水热法制备硫硒化锑(Sb2(S,Se)3)薄膜：
以0.08mol/L的硫代硫酸钠、0.02mol/L的酒石酸锑钾、0.004mol/L的硒脲的混合溶液为水热沉积液，密封在反应釜中，放置在烘箱120℃～150℃下反应2～5h，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为300～400℃，退火时间为10min。
(7)取步骤(4)混合好的溶液50μL使用移液枪均匀涂敷在硫硒化锑薄膜表面，使用匀胶机进行旋涂转速为2000rpm，时间为60s。
(8)取步骤(3)所得的混合溶液50μL使用移液枪均匀涂敷在步骤(7)所得的氧化石墨烯表面，使用匀胶机进行旋涂转速为3000rpm，时间为30s。
(9)将步骤(8)所得的薄膜放入真空蒸镀仪内蒸镀金电极，厚度为60nm。
(10)将步骤(9)所得的薄膜放入手套箱中，使用加热台85℃加热10h，得到锑基太阳能电池。
表3实施例2制备的锑基太阳能电池的性能参数
Figure BDA0002764798320000101
从表3可以看出：使用氧化石墨烯粉末做buffer层可以有效的提高电池的短路电流，提高整电池的光电转化效率。
实施例3
(1)配置Tert-Butyl CuPc溶液:称取10mg纯度为98％的Tert-Butyl CuPc溶于1mL氯苯中，密封搅拌1小时。
(2)配置F4-TCNQ溶液：称取5mg纯度为99％的F4-TCNQ溶于10ml氯苯中，遮光密封搅拌1小时。
(3)配置混合溶液：取200μL Tert-Butyl CuPc溶液与6μL F4-TCNQ溶液均匀混合，密封搅拌半小时。
(4)TiO2前驱体溶液旋涂于厚度为300～340nm的FTO玻璃上，旋涂的转速为2000r/min，时间为40s，然后，将旋涂好的TiO2薄膜在马弗炉中550℃下煅烧60min，得到复合在透明导电衬底上的电子传输层。
(5)在电子传输层上使用所述水热法制作硫硒化锑(Sb2(S,Se)3)薄膜：
以0.08mol/L的硫代硫酸钠、0.02mol/L的酒石酸锑钾、0.004mol/L的硒脲的混合溶液为水热沉积液，密封在反应釜中，放置在烘箱120℃～150℃下反应2～5h，得到的硫硒化锑薄膜在氮气氛围下退火，退火处理的温度为300～400℃，退火时间为10min。
(6)取步骤(3)所得的混合溶液50μL使用移液枪均匀涂敷在步骤(5)所得的硫硒化锑(Sb2(S,Se)3)薄膜表面，使用匀胶机进行旋涂转速为3000rpm，时间为30s。
(7)将步骤(6)所得的薄膜放入真空蒸镀仪内蒸镀金电极，厚度为60nm。
(8)将步骤(7)所得的薄膜放入手套箱中，使用加热台85℃加热10h，得到锑基太阳能电池。
表4实施例3制备的锑基太阳能电池的性能参数
Figure BDA0002764798320000111
实施例4
(1)配置Tert-Butyl CuPc溶液:称取10mg纯度为98％的Tert-Butyl CuPc溶于1mL氯苯中，密封搅拌1小时。
(2)配置F4-TCNQ溶液：称取5mg纯度为99％的F4-TCNQ溶于10mL氯苯中，遮光密封搅拌1小时。
(3)配置混合溶液：取200μL Tert-Butyl CuPc溶液与6μL F4-TCNQ溶液均匀混合，密封搅拌半小时。
(4)TiO2前驱体溶液旋涂于厚度为300～340nm的FTO玻璃上，旋涂的转速为2000r/min，时间为40s，然后，将旋涂好的TiO2薄膜在马弗炉中550℃下煅烧60min，得到复合在透明导电衬底上的电子传输层。
(5)在电子传输层上使用所述水热法制作硫化锑Sb2S3薄膜，退火后表面使用氮气吹净备用。
(6)取步骤(3)所得的混合溶液50μL使用移液枪均匀涂敷在步骤(5)所得的硫化锑Sb2Se3薄膜表面，使用匀胶机进行旋涂转速为3000rpm，时间为30s。
(7)将步骤(6)所得的薄膜放入真空蒸镀仪内蒸镀金电极，厚度为60nm。
(8)将步骤(7)所得的薄膜放入手套箱中，使用加热台85℃加热10h，得到锑基太阳能电池。
表5实施例4制备的锑基太阳能电池的性能参数
Figure BDA0002764798320000112
由以上实施例可知，本发明提供了一种太阳能电池的空穴传输层材料，所述空穴传输层材料为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌掺杂的2,9,16,23-四-叔丁基-29H,31H-酞菁铜(II)；所述2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.005～0.5wt％。本发明提供的空穴传输层制备的锑基太阳能电池具有良好的水、热稳定性。还具有较高的电导率和高空穴迁移率。实验结果表明：掺杂后电导率提高32％，使得所述硫硒化锑太阳能电池的短路电流密度不低于23.54mA/cm2，太阳能薄膜电池的填充因子高于55％，光电转换效率不低于8.57％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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 (6)

1.一种锑基太阳能电池，包括依次设置的透明导电衬底、电子传输层、无机光吸收层、空穴传输层和金属电极层；
所述空穴传输层为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌掺杂的2,9,16,23-四-叔丁基-29H,31H-酞菁铜(II)；
所述2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.005～0.5wt％。
2.根据权利要求1所述的锑基太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为50～80nm。
3.根据权利要求1所述的锑基太阳能电池，其特征在于，所述锑基太阳能电池为硫化锑太阳能电池、硒化锑太阳能电池或硫硒化锑太阳能电池。
4.一种权利要求1～3任一项所述锑基太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在清洁的透明导电衬底上依次沉积电子传输层，沉积光吸收层，旋涂空穴传输层，再沉积金属电极层，热处理，得到锑基太阳能电池。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热处理的温度为80～90℃，热处理的时间为2～100h。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述旋涂空穴传输层采用的旋涂液包括F4-TCNQ溶液和Tert-Butyl CuPc溶液；
所述F4-TCNQ溶液的浓度为0.4～0.6mg/mL；
所述Tert-Butyl CuPc溶液的浓度为10～30g/mL。
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