[发明专利]一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，更具体地，涉及一种半透明钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

人类正在面临日益枯竭的化石能源所带来的危机，开发新型能源迫在眉睫。太阳能作为新型可再生清洁能源的一种，具有独特的优势和巨大的开发潜力。目前关于太阳能的大规模开发利用主要集中在光电转换方向，相对成熟的光伏技术包括硅基太阳能电池、以CIGS、CdTe等代表的多元化合物薄膜太阳能电池，但是以上两种光伏技术或多或少存在着高成本、高能耗、工艺复杂、原材料受限及环境污染等问题。

因而，为了弥补传统光伏技术的缺陷，我们急需寻找下一代廉价高效的清洁光伏技术。作为新型光伏中的佼佼者-钙钛矿太阳能电池技术使我们看到新的曙光，钙钛矿太阳能电池在短短五年间实现了光电转换效率从10％到20％的飞跃。目前瑞士EPFL小组报道的钙钛矿太阳能电池效率已经达到21％，已经超过了发展数十年的CIGS等薄膜太阳能电池效率，甚至逼近晶硅太阳能电池的效率。钙钛矿太阳能电池的效率和成本双重优势极大地推动了光伏技术的创新和发展。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种半透明钙钛矿太阳能电池，旨在解决钙钛矿太阳能电池稳定性不足、制作成本高、工艺复杂、传统的有机电子传输层或空穴传输层采用旋涂法制备，材料本身昂贵且原料利用率极低等、大多数钙钛矿电池对太阳光的捕获效率较低等的问题。

本发明提供了一种半透明钙钛矿太阳能电池，包括：第一透明导电基板a、无机电子传输层、光捕获层、无机空穴传输层和第二透明导电基板b，所述光捕获层由DXZ₃型钙钛矿材料形成，其中，D选自Cs⁺、CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺或其混合物，X选自Pb²⁺、Sn²⁺、Ge²⁺或其混合物，Z选自Cl^-、Br^-、I^-或其混合物。

更进一步地，所述无机空穴传输层为一种或多种以下无机化合物，包括掺杂或未掺杂的NiO(掺杂元素选自Cu、Li、Ca、Mg或Sr的一种或多种)、Cu₂O、PbS、V₂O₅、MoO₃、CuSCN、CuI或p型铜铁矿结构的掺杂或未掺杂的AMO₂型半导体材料形成，其中，A选自Cu或Ag，M选自Cr、Ga、Al、Sc、In、Y或Fe，掺杂元素选自Mg、Ca或Ga中的一种或多种。

更进一步地，所述光捕获层由DPbZ₃型钙钛矿材料形成，其中，D选自Cs⁺、CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺或其混合物，Z选自Cl^-、Br^-、I^-或其混合物。

更进一步地，所述光捕获层的厚度为150nm-850nm。

更进一步地，所述无机电子传输层为一种或多种以下无机化合物，包括TiO₂、Zn₂SnO₄、Cs₂CO₃、BaTiO₃、SrTiO₃、MgTiO₃、BaSnO₃、SnO₂、ZnO或CdS。

本发明还提供了一种半透明钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括下述步骤：

(1)将透明导电玻璃或柔性透明导电膜进行超声清洗，再经紫外臭氧处理后，获得第一透明导电基板a和第二透明导电基板b；

(2)在所述第一透明导电基板a表面旋涂或刮涂TiO₂前驱液，并进行退火处理后获得表面涂覆TiO₂电子传输薄膜的第一透明导电基板a；

或将所述第一透明导电基板a进行加热，并将钛酸异丙酯溶液喷涂在此基底上后再加热，获得表面涂覆TiO₂电子传输薄膜的第一透明导电基板a；