CN116322072A - 一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法 - Google Patents
一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116322072A CN116322072A CN202310090959.8A CN202310090959A CN116322072A CN 116322072 A CN116322072 A CN 116322072A CN 202310090959 A CN202310090959 A CN 202310090959A CN 116322072 A CN116322072 A CN 116322072A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- solar cell
- perovskite
- transparent conductive
- perovskite solar
- 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.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 52
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 32
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 38
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 37
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 31
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 12
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 238000002207 thermal evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 230000005525 hole transport Effects 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 239000012459 cleaning agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XDXWNHPWWKGTKO-UHFFFAOYSA-N 207739-72-8 Chemical compound C1=CC(OC)=CC=C1N(C=1C=C2C3(C4=CC(=CC=C4C2=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC(=CC=C1C1=CC=C(C=C13)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)N(C=1C=CC(OC)=CC=1)C=1C=CC(OC)=CC=1)C1=CC=C(OC)C=C1 XDXWNHPWWKGTKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 4
- 239000000416 hydrocolloid Substances 0.000 claims description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 239000013077 target material Substances 0.000 claims description 3
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 abstract description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001167 Poly(triaryl amine) Polymers 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910003437 indium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N [60]pcbm Chemical compound C123C(C4=C5C6=C7C8=C9C%10=C%11C%12=C%13C%14=C%15C%16=C%17C%18=C(C=%19C=%20C%18=C%18C%16=C%13C%13=C%11C9=C9C7=C(C=%20C9=C%13%18)C(C7=%19)=C96)C6=C%11C%17=C%15C%13=C%15C%14=C%12C%12=C%10C%10=C85)=C9C7=C6C2=C%11C%13=C2C%15=C%12C%10=C4C23C1(CCCC(=O)OC)C1=CC=CC=C1 MCEWYIDBDVPMES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- IGUXCTSQIGAGSV-UHFFFAOYSA-K indium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[In+3] IGUXCTSQIGAGSV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/086—Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，包括n‑i‑p型结构或p‑i‑n型结构的半透明钙钛矿太阳电池。本发明的有益效果是：所使用的透明导电氧化物薄膜的制备方法是反应等离子体沉积，能够避免沉积过程中对衬底造成损伤，无需在钙钛矿电池上添加缓冲层；所使用的制备透明导电氧化物薄膜的原材料为购置的块体靶材，且除离子枪所需氩气外不需要添加其他工艺气体，制备方法简单；以反应等离子体沉积透明导电氧化物薄膜作为顶部透明导电层的半透明钙钛矿太阳电池，顶部透明电极无需退火，适用于不耐高温的钙钛矿，制备工艺比较简单，可以实现宽带隙钙钛矿电池转换效率>20％，具有高效、低成本潜力，适用于大面积电池。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳电池制备方法，具体为一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，属于光伏应用技术领域。
背景技术
将常规结构钙钛矿电池不透明的金属电极替换为透明导电电极(可称为顶部透明电极，以区别于玻璃衬底上的透明电极)即可形成半透明钙钛矿太阳电池(Semi-transparent perovskite solar cells,ST-PSCs)。吸收层带隙可调和电池呈现半透明的特点使得ST-PSCs可用于高效钙钛矿/晶硅(或CIGS等)叠层电池和建筑一体化光伏发电等领域。高效ST-PSCs的实现具有一定的难度，钙钛矿层较差的温度、离子轰击等耐受能力，对钙钛矿层顶部的透明导电电极(简称为：顶部透明电极)的制备工艺提出了很高的要求。可以说，钙钛矿层顶部透明导电层的材料性能与制备工艺是影响ST-PSCs或叠层电池性能的关键因素之一。
透明导电氧化物(Transparent conductive oxide,TCO)薄膜是最常用的透明导电材料。常见的TCO包括氧化铟锡(ITO)、掺氟氧化锡(FTO)、掺铝氧化锌(AZO)、掺氢氧化铟(IO:H)、氧化铟锌(IZO)等。这些材料的制备方法主要包括热蒸发、原子层沉积、磁控溅射等。目前，通常使用磁控溅射方法制备半透明钙钛矿太阳电池的顶部透明电极，为了减少溅射工艺对衬底造成的轰击损伤，通常在制备顶部透明电极之前需要先沉积一个缓冲层。另一方面，为获得光电性能优良的TCO薄膜，在薄膜沉积后或在器件上应用时往往需要200℃以上的高温退火，该退火温度会造成钙钛矿的降解。于是，近年来一些新型顶部透明电极的制备方法被研究和报道，但这些方法或制备工艺较为复杂，或不利于大面积生产。
反应等离子体沉积(RPD)，也称空心阴极放电离子镀(HCD)，由于其具有电离率高、生长速率快、等离子体轰击损伤低等优点，可以在较低的衬底温度下获得高质量的氧化物薄膜，是近年来备受关注的透明导电薄膜制备技术。目前还没有将RPD技术用于半透明钙钛矿电池的顶部透明电极还没有相关研究报道。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，包括n-i-p型结构或p-i-n型结构的半透明钙钛矿太阳电池，该太阳电池结构由上而下从上到下依次为Ag栅线、顶部透明导电层、第一传输层、钙钛矿层、第二传输层以及ITO玻璃层；
所述n-i-p型结构太阳电池的第一传输层为空穴传输层，且第二传输层为电子传输层；所述p-i-n型结构太阳电池的第一传输层为电子传输层，且第二传输层为空穴传输层；位于最上层的所述Ag栅线为太阳电池的阳极，位于最下层所述ITO玻璃层上的Ag栅线为太阳电池的阴极；
半透明钙钛矿太阳电池的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、乙醇依次超声清洗ITO玻璃层衬底；
步骤二、采用紫外-臭氧处理步骤一中备好的ITO玻璃层衬底10-30分钟。
步骤三、在步骤二处理后的ITO玻璃层衬底上制备载流子的第二传输层。
步骤四、在步骤三制备的载流子传输层上，旋涂钙钛矿溶液构成钙钛矿薄膜，以制备钙钛矿层。
步骤五、在步骤四制备的钙钛矿层上，旋涂制备载流子的第一传输层。
步骤六、将氧化物靶材和步骤五制备好的样品放入反应等离子体沉积设备，以制备由透明导电氧化物薄膜构成的顶部透明导电层，抽真空，真空度达到10-4Pa后，向腔体通入氩气，腔室内气压0.4-0.7Pa时开启主电源，起辉后调整氩气流量到腔室气压稳定在0.1-0.4Pa，调整工作电流为30-60A，打开挡板，薄膜沉积开始，通过控制时间来控制薄膜厚度，待沉积结束后，使挡板遮挡样品，关闭主电源和氩气，透明导电氧化物薄膜沉积完毕。
步骤七、在步骤六制备的透明导电氧化物薄膜表面采用热蒸发技术制备Ag栅线作为阳极，并在ITO玻璃层表面采用热蒸发技术制备Ag栅线作为阴极。
作为本发明再进一步的方案：空穴传输层采用spiro-OMeTAD溶液，所述电子传输层采用稀释后的二氧化锡水胶体分散液。
作为本发明再进一步的方案：步骤一中，对ITO玻璃层超声清洗时间为10-40分钟。
作为本发明再进一步的方案：步骤四中，对制备的钙钛矿层退火处理10-60分钟。
作为本发明再进一步的方案：步骤六中，对顶部透明导电层的制备，具体包括：
抽真空，真空度达到10-4Pa后，向腔体通入氩气，腔室内气压0.4-0.7Pa时开启主电源；
起辉后调整氩气流量到腔室气压稳定在0.1-0.4Pa，调整工作电流为30-60A；
打开挡板，薄膜沉积开始，通过控制时间来控制薄膜厚度，待沉积结束后，使挡板遮挡样品，关闭主电源和氩气，透明导电氧化物薄膜沉积完毕。
作为本发明再进一步的方案：步骤六中，所使用的制备透明导电氧化物薄膜的原材料为购置的块体靶材，且除离子枪所需氩气外不需要添加其他气体。
本发明的有益效果是：
(1)本发明方法所使用的透明导电氧化物薄膜的制备方法是反应等离子体沉积，能够避免沉积过程中对衬底造成损伤，无需在钙钛矿电池上添加缓冲层；
(2)本发明方法所使用的制备透明导电氧化物薄膜的原材料为购置的块体靶材，且除离子枪所需氩气外不需要添加其他工艺气体，制备方法简单；
(3)本发明方法以反应等离子体沉积透明导电氧化物薄膜作为顶部透明导电层的半透明钙钛矿太阳电池，顶部透明电极无需退火，适用于不耐高温的钙钛矿，制备工艺比较简单，可以实现宽带隙钙钛矿电池转换效率>20％，具有高效、低成本潜力，适用于大面积电池。
附图说明
图1为以反应等离子体沉积制备的透明导电氧化物薄膜作为顶部透明电极的n-i-p型半透明钙钛矿太阳电池结构示意图；
图2为以反应等离子体沉积制备的透明导电氧化物薄膜作为顶部透明电极的p-i-n型半透明钙钛矿太阳电池结构示意图；
图3为实施例一中以反应等离子体沉积制备的透明导电氧化物薄膜作为顶部透明电极的n-i-p型半透明钙钛矿太阳电池的光I-V曲线；
图4为实施例一中以反应等离子体沉积制备的透明导电氧化物薄膜作为顶部透明电极的p-i-n型半透明钙钛矿太阳电池的光I-V曲线。
图中：1、Ag栅线，2、顶部透明导电层，3、第一传输层，4、钙钛矿层，5、第二传输层，6、ITO玻璃层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例一
如图1至图4所示，一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，包括n-i-p型结构或p-i-n型结构的半透明钙钛矿太阳电池，该太阳电池结构由上而下从上到下依次为Ag栅线1、顶部透明导电层2、第一传输层3、钙钛矿层4、第二传输层5以及ITO玻璃层6；
所述n-i-p型结构太阳电池的第一传输层3为空穴传输层，且第二传输层5为电子传输层；所述p-i-n型结构太阳电池的第一传输层3为电子传输层，且第二传输层5为空穴传输层；位于最上层的所述Ag栅线1为太阳电池的阳极，位于最下层所述ITO玻璃层6上的Ag栅线1为太阳电池的阴极，p-i-n型太阳电池结构由上而下从上到下依次为Ag栅线1、顶部透明导电层2、电子传输层3、钙钛矿层4、空穴传输层5以及ITO玻璃层6；
半透明钙钛矿太阳电池的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、乙醇依次超声清洗ITO玻璃层6衬底；
步骤二、采用紫外-臭氧处理步骤一中备好的ITO玻璃层6衬底10-30分钟。
步骤三、在步骤二处理后的ITO玻璃层6衬底上制备载流子的第二传输层5。
步骤四、在步骤三制备的载流子传输层上，旋涂钙钛矿溶液构成钙钛矿薄膜，以制备钙钛矿层4。
步骤五、在步骤四制备的钙钛矿层4上，旋涂制备载流子的第一传输层3。
步骤六、将氧化物靶材和步骤五制备好的样品放入反应等离子体沉积设备，以制备由透明导电氧化物薄膜构成的顶部透明导电层2。
步骤七、在步骤六制备的透明导电氧化物薄膜表面采用热蒸发技术制备Ag栅线1作为阳极，并在ITO玻璃层6表面采用热蒸发技术制备Ag栅线1作为阴极。
实施例二
本实施例中除包括实施例一中的所有技术特征之外，还包括：
空穴传输层采用spiro-OMeTAD溶液，所述电子传输层采用稀释后的二氧化锡水胶体分散液。
步骤一中，对ITO玻璃层6超声清洗时间为10-40分钟。
步骤四中，对制备的钙钛矿层4退火处理10-60分钟。
步骤六中，对顶部透明导电层2的制备，具体包括：
抽真空，真空度达到10-4Pa后，向腔体通入氩气，腔室内气压0.4-0.7Pa时开启主电源；
起辉后调整氩气流量到腔室气压稳定在0.1-0.4Pa，调整工作电流为30-60A；
打开挡板，薄膜沉积开始，通过控制时间来控制薄膜厚度，待沉积结束后，使挡板遮挡样品，关闭主电源和氩气，透明导电氧化物薄膜沉积完毕。
步骤六中，所使用的制备透明导电氧化物薄膜的原材料为购置的块体靶材，且除离子枪所需氩气外不需要添加其他气体。
实施例三
一种半透明钙钛矿太阳电池的制备方法，选用ITO玻璃作为衬底，在其上制备n-i-p型半透明钙钛矿太阳电池包括以下步骤：
(1)采用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、乙醇依次超声清洗ITO玻璃衬底20分钟；
(2)紫外-臭氧处理步骤(1)中备好的ITO玻璃衬底；
(3)将稀释后的二氧化锡水胶体分散液旋涂在步骤(2)处理后的ITO玻璃衬底上制备电子传输层，并退火；
(4)紫外-臭氧处理步骤(3)制备的二氧化锡电子传输层，在上面旋涂钙钛矿溶液制备钙钛矿薄膜，禁带宽度约1.68eV，并100℃退火20分钟；
(5)在步骤(4)制备的钙钛矿层上，旋涂spiro-OMeTAD溶液制备空穴传输层；
(6)将铈掺杂氧化铟靶材和步骤(5)制备好的样品放入反应等离子体沉积设备，抽真空，真空度达到10-4Pa后，向腔体通入氩气，腔室内气压约0.5Pa时开启主电源，起辉后调整氩气流量到腔室气压稳定在约0.17Pa，打开挡板，薄膜沉积开始，通过控制时间来控制薄膜厚度，待沉积结束后，使挡板遮挡样品，关闭主电源和氩气，透明导电氧化物薄膜沉积完毕；
(7)在步骤(6)制备的透明导电氧化物薄膜表面采用热蒸发技术制备银电极，完成电池的制备。本实施例得到的半透明钙钛矿太阳电池的光I-V曲线见附图3，其中，开路电压(VOC)为1.20V，短路电流(JSC)为20.76mA/cm2，填充因子(FF)为76.10％，转换效率(Eff)为18.96％。
实施例四
一种半透明钙钛矿太阳电池的制备方法，选用ITO玻璃作为衬底，在其上制备p-i-n型半透明钙钛矿太阳电池包括以下步骤：
(1)采用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、乙醇依次超声清洗ITO玻璃衬底20分钟；
(2)紫外-臭氧处理步骤(1)中备好的ITO玻璃衬底；
(3)将PTAA液旋涂在步骤(2)处理后的ITO玻璃衬底上制备空穴传输层，并退火；
(4)在步骤(3)制备的PTAA空穴传输层上，旋涂钙钛矿溶液制备钙钛矿薄膜，禁带宽度约1.68eV，并退火；
(5)在步骤(4)制备的钙钛矿层上，旋涂PCBM溶液制备电子传输层；
(6)将铈掺杂氧化铟靶材和步骤(5)制备好的样品放入反应等离子体沉积设备，抽真空，真空度达到10-4Pa后，向腔体通入氩气，腔室内气压约0.5Pa时开启主电源，起辉后调整氩气流量到腔室气压稳定在约0.17Pa，打开挡板，薄膜沉积开始，通过控制时间来控制薄膜厚度，待沉积结束后，使挡板遮挡样品，关闭主电源和氩气，透明导电氧化物薄膜沉积完毕；
(7)在步骤(6)制备的透明导电氧化物薄膜表面采用热蒸发技术制备银电极，完成电池的制备。本实施例得到的半透明钙钛矿太阳电池的光I-V曲线见附图4，其中，开路电压(VOC)为841.4mV，短路电流(JSC)为20.18mA/cm2，填充因子(FF)为57.61％，转换效率(Eff)为9.78％
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，其特征在于：包括n-i-p型结构或p-i-n型结构的半透明钙钛矿太阳电池，该太阳电池结构由上而下从上到下依次为Ag栅线(1)、顶部透明导电层(2)、第一传输层(3)、钙钛矿层(4)、第二传输层(5)以及ITO玻璃层(6)；
所述n-i-p型结构太阳电池的第一传输层(3)为空穴传输层，且第二传输层(5)为电子传输层；所述p-i-n型结构太阳电池的第一传输层(3)为电子传输层，且第二传输层(5)为空穴传输层；位于最上层的所述Ag栅线(1)为太阳电池的阳极，位于最下层所述ITO玻璃层(6)上的Ag栅线(1)为太阳电池的阴极；
半透明钙钛矿太阳电池的制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用ITO玻璃清洗剂、去离子水、丙酮、乙醇依次超声清洗ITO玻璃层(6)衬底；
步骤二、采用紫外-臭氧处理步骤一中备好的ITO玻璃层(6)衬底10-30分钟；
步骤三、在步骤二处理后的ITO玻璃层(6)衬底上制备载流子的第二传输层(5)；
步骤四、在步骤三制备的载流子传输层上，旋涂钙钛矿溶液构成钙钛矿薄膜，以制备钙钛矿层(4)；
步骤五、在步骤四制备的钙钛矿层(4)上，旋涂制备载流子的第一传输层(3)；
步骤六、将氧化物靶材和步骤五制备好的样品放入反应等离子体沉积设备，以制备由透明导电氧化物薄膜构成的顶部透明导电层(2)，抽真空，真空度达到10-4Pa后，向腔体通入氩气，腔室内气压0.4-0.7Pa时开启主电源，起辉后调整氩气流量到腔室气压稳定在0.1-0.4Pa，调整工作电流为30-60A，打开挡板，薄膜沉积开始，通过控制时间来控制薄膜厚度，待沉积结束后，使挡板遮挡样品，关闭主电源和氩气，透明导电氧化物薄膜沉积完毕；
步骤七、在步骤六制备的透明导电氧化物薄膜表面采用热蒸发技术制备Ag栅线(1)作为阳极，并在ITO玻璃层(6)表面采用热蒸发技术制备Ag栅线(1)作为阴极。
2.根据权利要求1所述的一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，其特征在于：所述空穴传输层采用spiro-OMeTAD溶液，所述电子传输层采用稀释后的二氧化锡水胶体分散液。
3.根据权利要求1所述的一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，其特征在于：所述步骤一中，对ITO玻璃层(6)超声清洗时间为10-40分钟。
4.根据权利要求1所述的一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，其特征在于：所述步骤四中，对制备的钙钛矿层(4)退火处理10-60分钟。
5.根据权利要求1所述的一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，其特征在于：所述步骤六中，对顶部透明导电层(2)的制备，具体包括：
抽真空，真空度达到10-4Pa后，向腔体通入氩气，腔室内气压0.4-0.7Pa时开启主电源；
起辉后调整氩气流量到腔室气压稳定在0.1-0.4Pa，调整工作电流为30-60A；
打开挡板，薄膜沉积开始，通过控制时间来控制薄膜厚度，待沉积结束后，使挡板遮挡样品，关闭主电源和氩气，透明导电氧化物薄膜沉积完毕。
6.根据权利要求1所述的一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法，其特征在于：所述步骤六中，所使用的制备透明导电氧化物薄膜的原材料为购置的块体靶材，且除离子枪所需氩气外不需要添加其他气体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310090959.8A CN116322072A (zh) | 2023-02-09 | 2023-02-09 | 一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310090959.8A CN116322072A (zh) | 2023-02-09 | 2023-02-09 | 一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116322072A true CN116322072A (zh) | 2023-06-23 |
Family
ID=86831451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310090959.8A Pending CN116322072A (zh) | 2023-02-09 | 2023-02-09 | 一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116322072A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116995146A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-11-03 | 无锡华晟光伏科技有限公司 | 异质结电池及其制备方法 |
| CN118338749A (zh) * | 2024-06-17 | 2024-07-12 | 山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司 | 一种半透明钙钛矿太阳电池及其制备方法 |
-
2023
- 2023-02-09 CN CN202310090959.8A patent/CN116322072A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116995146A (zh) * | 2023-09-26 | 2023-11-03 | 无锡华晟光伏科技有限公司 | 异质结电池及其制备方法 |
| CN116995146B (zh) * | 2023-09-26 | 2023-11-28 | 无锡华晟光伏科技有限公司 | 异质结电池及其制备方法 |
| CN118338749A (zh) * | 2024-06-17 | 2024-07-12 | 山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司 | 一种半透明钙钛矿太阳电池及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116322072A (zh) | 一种半透明钙钛矿太阳电池制备方法 | |
| CN109768165B (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109309162B (zh) | 一种钙钛矿基薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| CN109560144B (zh) | 一种cigs薄膜太阳能电池及其制备方法 | |
| CN107829071B (zh) | 铜锑硫薄膜材料的制备方法 | |
| CN113707735A (zh) | 一种新型双面无掺杂异质结太阳电池及其制备方法 | |
| CN209963073U (zh) | 一种新型高效率双面入光CdTe钙钛矿叠层光伏电池 | |
| CN107217232A (zh) | 一种提高氧化锌透明导电薄膜化学稳定性的方法 | |
| CN103956391A (zh) | 一种AZO/Si异质结太阳电池及其制备方法 | |
| CN103031556B (zh) | 一种ZnO/Al/ZnO光电透明导电薄膜的沉积制备方法 | |
| CN103985783B (zh) | 利用磁控溅射法在柔性衬底上制备铜锌锡硫薄膜的方法 | |
| KR20130041631A (ko) | 태양전지 제조방법 | |
| CN102142484A (zh) | 多晶硅/铜铟镓硒叠层电池工艺 | |
| WO2024031956A1 (zh) | Tco镀膜方法、tco镀膜设备、太阳能电池及其制备方法 | |
| CN102610690A (zh) | 一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池缓冲层材料制备方法 | |
| CN101705473A (zh) | 一种用于硅薄膜电池陷光结构研究的物理气相沉积设备 | |
| CN114420854A (zh) | 一种太阳能电池基底制绒的方法 | |
| WO2021027381A1 (zh) | 一种实现连续光解水的钨酸亚锡薄膜的制备方法 | |
| CN209183558U (zh) | 一种太阳能电池片 | |
| CN113078224A (zh) | 透明导电玻璃铜铟硒薄膜太阳能电池器件及其制备方法与应用 | |
| CN105575669A (zh) | 一种染料敏化太阳能电池的制备方法 | |
| CN101863626A (zh) | 新型复合型透明导电玻璃及其制备方法 | |
| KR20110066300A (ko) | 씨아이지에스 박막 태양전지 제조 시 나트륨 첨가 방법 | |
| CN113707817B (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池的无机空穴传输层的制备方法 | |
| CN105355718A (zh) | 一种铜铟镓硒太阳电池窗口层的制备方法 |
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 |