[发明专利]一种基于PLD生长无机CuGaO2透明薄膜的半透明电池

说明书

本发明属于半导体光电子技术领域，具体为一种基于PLD生长无机CuGaO₂透明薄膜的半透明电池，该电池结构从下至上依次为第一透明电极基板、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、第二透明电极基板，其中第二透明电极基板具体为导电层/光减反层复合结构，其中导电层为超薄金属Ag、Au或银纳米线；光减反层为MoO₃或MgF₂,其中除钙钛矿层为半透明结构外，其它层均为透明结构，从而有效提高了电池整体平均透过率，各层间形成良好的能级匹配，降低了电池整体的串联电阻，进而提高电池的光电转换效率、稳定性等。同时，本发明采用全新的透明电极，摒弃了传统透明电极ITO中原材料日益稀缺的不足，其优化的性能和稳定的结构为半透明钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了新的思路。

技术领域

本发明属于薄膜太阳能电池制备的技术领域，特别涉及一种基于PLD生长无机CuGaO₂透明薄膜的半透明电池。

背景技术

随着人类文明的不断进步和社会经济的飞速发展，人类对能源的需求量不断增长。同时，石油、煤、天然气等化石燃料都是不可再生资源并且储备量有限，因此对于新能源的研究尤其是对太阳能的研究成了世界关注的焦点。然而硅基和薄膜太阳能电池的高成本，有机太阳能电池的低效率，染料敏化太阳电池的不稳定性使得太阳能电池的发展前景不容乐观。钙钛矿太阳能电池自2009年第一次报道以来，能量转换效率日新月异，由最初的3.8％提升到了23.3％。钙钛矿太阳能电池的横空出世为太阳能电池的发展带来了新希望。

当前，大多数太阳能电池都是不透明的，但就某些应用方面的研究可见，半透明太阳能电池有着巨大的应用前景。例如，建筑表面或玻璃表面的能源装置以及数码电子产品(如笔记本电脑)、汽车挡风玻璃、户外和家用设备(如玻璃窗，百叶窗帘)当中，既可透光又能够发电，合理利用光能，特别适合制作高效率蓝色、紫外发光和探测器等光电器件以及太阳能电池等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现存的技术不足，利用透明电极和半透明钙钛矿吸光层实现半透明钙钛矿太阳能电池的制备。技术本身旨在发明一种新型透明电池，区别于过去不透明电池。

本发明公开了一种基于PLD生长无机CuGaO₂透明薄膜的半透明电池，该电池结构从下至上依次为第一透明电极基板、空穴传输层、吸光层、电子传输层、第二透明电极基板。

上述吸光层由ABX₃型钙钛矿材料形成，其中A选自Cs⁺，B选自Pb²⁺，X选自Br^-和I^-的混合物。

上述第一透明电极基板为ITO、FTO等透明导电电极,空穴传输层为无机CuGaO₂，为透明结构。

上述电子传输层为无机TiO₂、ZnO或有机PCBM等，均为透明结构。第二透明电极基板为导电层/光减反层复合结构，其中导电层为超薄金属Ag、Au或银纳米线电极，厚度为10nm；光减反层为MoO₃或MgF₂等，厚度为40nm。

本发明采用全新的透明电极，摒弃了传统透明电极ITO中原材料日益稀缺的不足，其优化的性能和稳定的结构为半透明钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了新的思路。