CN206040711U - 一种太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：导电玻璃，以及在所述导电玻璃上依次制备的空穴传输层、单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极层，所述金属电极层上贴有保护膜。上述技术方案具有如下有益效果：以碳管钙钛矿复合材料作为光吸收层，在光照下钙钛矿材料吸收光子产生电子空穴对，激子分离后，单臂碳纳米管作为空穴传输高速通道，极大地增加载流子的抽取率，减少电子空穴的复合，可以有效地增大钙钛矿电池的短路电流，从而提高器件性能；保护膜可以有效的隔绝空气中的水分和空气，保证测试期器件性能的稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池领域，具体涉及一种太阳能电池。
背景技术
经济的快速发展加速了能源的消耗并带来了严重的环境污染问题。太阳能作为一种清洁性、永久性的绿色能源得到了科学界的广泛关注。目前晶硅太阳能电池效率高、稳定性好并可实现商业化生产，但由于其制备成本较高，科学研究者致力于研究低成本、可大面积生产、柔性可穿戴的有机太阳能电池。近年来有机无机杂化钙钛矿太阳能电池因其在可见光范围内较强的光吸收、较高的载流子迁移率和微米级载流子扩散长度而受到了大量研究者的关注。2009年钙钛矿电池的转换效率为3.8％，2013年其效率为15.7％，2014年其效率以达到19.3％，2015年其效率超过了20％，2016年其效率达到22％。有机无机杂化钙钛矿电池制备成本低且可以通过简易溶液法制备，是极具潜力的可大规模商业化生产的能源材料。
在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：现有结构的钙钛矿电池器件性能不高。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种太阳能电池，以提高太阳能电池的器件性能。
为了达到上述技术目的，本实用新型实施例提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括：导电玻璃，以及在所述导电玻璃上依次制备的空穴传输层、单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极层，所述金属电极层上贴有保护膜。
上述技术方案具有如下有益效果：设计了一种基于单臂碳纳米管钙钛矿复合材料的太阳能电池，以碳管钙钛矿复合材料作为光吸收层，在光照下钙钛矿材料吸收光子产生电子空穴对，激子分离后，单臂碳纳米管作为空穴传输高速通道，极大地增加载流子的抽取率，减少电子空穴的复合，可以有效地增大钙钛矿电池的短路电流，从而提高器件性能；保护膜可以有效的隔绝空气中的水分和空气，保证测试期器件性能的稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一种太阳能电池结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，为本实用新型实施例一种太阳能电池结构示意图，所述太阳能电池包括：导电玻璃1，以及在所述导电玻璃1上依次制备的空穴传输层2、单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层3、电子传输层4、空穴阻挡层5和金属电极层6，所述金属电极层6上贴有保护膜7。
优选地，所述导电玻璃1厚度为2mm，包含透明玻璃和粘贴在所述透明玻璃上的导电薄膜。
优选地，所述导电薄膜选用掺杂氟的SnO2透明导电玻璃FTO膜，或氧化铟锡ITO膜。
优选地，所述空穴传输层2为3，4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物PEDOT：聚苯乙烯磺酸盐PSS层，厚度为60～80nm。
优选地，所述单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层中的单臂碳纳米管纯度为99％，分散于N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂中。
优选地，所述单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层3材料为CH3NH3PbI3，厚度为250～300nm。
优选地，所述电子传输层4为富勒烯衍生物PCBM层，厚度为100nm。
优选地，所述空穴阻挡层5为2，9-二甲基-4，7-联苯-1，10-菲罗啉BCP层，厚度为5～10nm。
优选地，所述金属电极层6为Ag电极，厚度为120nm。
优选地，所述保护膜7为单面聚对苯二甲酸乙二醇酯PET胶带，厚度为0.06mm。
本实用新型实施例钙钛矿太阳能电池由导电玻璃、空穴传输层、单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层、电子传输层、空穴阻挡层和金属电极组成。
单臂半导体性碳纳米管作为优异的空穴传输材料，可以实现空穴的高速传输，常被在有机太阳能电池中作为空穴传输层。采用将单臂半导体性碳纳米管掺入钙钛矿材料中制备复合材料对实现光致空穴的快速抽取具有重大意义。
本实用新型基于单臂碳纳米管钙钛矿复合材料的太阳能电池的制备方法简述如下：
1、选择覆盖有ITO的透明玻璃作为衬底材料，实验前先后在去离子水、丙酮、异丙醇中个超声10min，并用氮气枪吹干。
2、PEDOT：PSS空穴传输层的制备：对ITO玻璃衬底进行O2-plasma(等离子体)处理10min，而后旋涂PEDOT：PSS原溶液，转速8000rpm用时40s，并在150℃退火30min。
3、单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层的制备：
(1)单臂碳纳米管钙钛矿混合溶液的制备：CH3NH3I和PbI2按摩尔比1∶1溶于NMP溶剂中制备CH3NH3PbI3前驱液，质量分数40％，70℃下搅拌过夜。取适量0.1mg/ml单臂碳纳米管加入制备好的CH3NH3PbI3前驱液中，使单臂碳纳米管(SWNTs)浓度分别为0.001mg/ml和0.003mg/ml，CH3NH3PbI3的质量分数40％保持不变。
(2)复合薄膜的制备：在70℃预热前驱液和衬底，将CH3NH3PbI3或CH3NH3PbI3：SWNTs溶液吸附在附着有PEDOT：PSS空穴传输层的器件上，先低转速800rpm旋涂12s，在高转速2000rpm旋涂48s，而后将器件竖直浸入盛有乙醚的烧杯中，2min后取出得到厚度约为300nm的CH3NH3PbI3或CH3NH3PbI3：SWNTs薄膜。
4、PCBM电子传输层的制备：
(1)PCBM溶液的制备：将PCBM溶于氯苯，浓度20mg/ml，并在70℃下搅拌过夜。
(2)PCBM薄膜的制备：将PCBM吸附在附着有CH3NH3PbI3或CH3NH3PbI3：SWNTs光吸收层的器件上，在转速1800rpm下旋涂30s，并在70℃退火15min。
5、BCP空穴阻挡层的制备：
(1)BCP溶液的制备：将BCP溶于无水甲醇中，制备饱和溶液，并在70℃下加热过夜。
(2)BCP薄膜的制备：在转速6000rpm下将100μl BCP无水甲醇溶液旋滴与附着有PCBM电子传输层的器件上，60s时间完成旋滴过程，而后在70℃退火15min。
6、真空蒸镀Ag电极：在腔体气压低于10-4Pa的真空条件下以0.1nm/s的速率蒸镀50nm厚Ag电极，而后增大蒸镀速率至0.5nm/s完后，后面进行70nm厚Ag电极蒸镀。最终得到厚度为120nm的均匀致密Ag电极。
7、在器件表面粘贴一层PET高温胶带(此处的高温胶带具体指的是多高的温度参数，需要给出，以满足专利充分公开的要求)。
本实用新型发明的有益效果是，设计了一种基于单臂碳纳米管钙钛矿复合材料的太阳能电池，其中以碳管钙钛矿复合材料作为光吸收层，在光照下钙钛矿材料吸收光子产生电子空穴对，激子分离后，单臂碳纳米管作为空穴传输高速通道，极大地增加载流子的抽取率，减少电子空穴的复合，可以有效地增大钙钛矿电池的短路电流，从而提高器件性能；保护膜可以有效的隔绝空气中的水分和空气，保证测试期器件性能的稳定。
在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。
为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本实用新型，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。
上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。
以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括：导电玻璃(1)，以及在所述导电玻璃(1)上依次制备的空穴传输层(2)、单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层(3)、电子传输层(4)、空穴阻挡层(5)和金属电极层(6)，所述金属电极层(6)上贴有保护膜(7)。
2.如权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，
所述导电玻璃(1)厚度为2mm，包含透明玻璃和粘贴在所述透明玻璃上的导电薄膜。
3.如权利要求2所述太阳能电池，其特征在于，
所述导电薄膜选用掺杂氟的SnO2透明导电玻璃FTO膜，或氧化铟锡ITO膜。
4.如权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，
所述空穴传输层(2)为3，4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物PEDOT：聚苯乙烯磺酸盐PSS层，厚度为60～80nm。
5.如权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，
所述单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层中的单臂碳纳米管纯度为99％，分散于N-甲基吡咯烷酮NMP溶剂中。
6.如权利要求5所述太阳能电池，其特征在于，
所述单臂碳纳米管钙钛矿复合光吸收层(3)材料为CH3NH3PbI3，厚度为250～300nm。
7.如权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，
所述电子传输层(4)为富勒烯衍生物PCBM层，厚度为100nm。
8.如权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，
所述空穴阻挡层(5)为2，9-二甲基-4，7-联苯-1，10-菲罗啉BCP层，厚度为5～10nm。
9.如权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，
所述金属电极层(6)为Ag电极，厚度为120nm。
10.如权利要求1所述太阳能电池，其特征在于，
所述保护膜(7)为单面聚对苯二甲酸乙二醇酯PET胶带，厚度为0.06mm。
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|---|---|---|---|---|
| CN108395767A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-14 | 珠海元盛电子科技股份有限公司 | 一种含有无机导电盐的水性导电油墨及其制备方法 |
| CN109346607A (zh) * | 2018-10-25 | 2019-02-15 | 北京工业大学 | 一种钙钛矿太阳能电池吸光层分层结构 |
| CN111129190A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-08 | 盐城瑞力达科技有限公司 | 电池元件的制备工艺 |
| CN116669441A (zh) * | 2023-07-31 | 2023-08-29 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 太阳能电池及其制备方法、光伏组件和光伏装置 |
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