[发明专利]一种光吸收材料、其制备方法及光伏电池

说明书

本发明提供了一种光吸收材料，包括硒化锑纳米棒与包裹或部分包裹在硒化碲纳米棒外的N型钙钛矿吸收层；所述N型钙钛矿吸收层的材料为掺杂有N型掺杂材料的ABXsubgt;3/subgt;；其中，A为MA、FA、Cs与PEA中的一种或多种；MA为CHsubgt;3/subgt;NHsubgt;3/subgt;；FA为NHsubgt;2/subgt;CHNHsubgt;2/subgt;；PEA为Csubgt;8/subgt;Hsubgt;9/subgt;NHsubgt;3/subgt;；B为Pb和/或Sn；X为Cl、Br与I中的一种或多种；所述N型掺杂材料包括Bisupgt;3+/supgt;、Sbsupgt;3+/supgt;、Fesupgt;3+/supgt;与Alsupgt;3+/supgt;中的一种或多种。与现有技术相比，本发明在硒化锑纳米棒外包裹钙钛矿材料层形成核壳结构，将带隙不同的材料结合，进而可拓宽太阳光谱的利用范围，提高电流密度，突破单层钙钛矿效率极限，提高了光电转换效率。

技术领域

本发明属于光伏电池技术领域，尤其涉及一种光吸收材料、其制备方法及光伏电池。

背景技术

光伏电池也称太阳能电池可以通过光电转换将太阳能转化为电能被人们直接使用而备受关注。根据太阳能电池的发展和所用的光吸收层材料，可将太阳能电池分为三类。第一类是硅基太阳能电池，包括单晶硅、多晶硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池以及硅的叠层太阳能电池；第二类是化合物太阳能电池，包括铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)和钙钛矿等太阳能电池；第三类是新型太阳能电池，包括染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和量子点太阳能电池等。

其中，钙钛矿型太阳能电池(perovskite solar cells)，是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池。

钙钛矿太阳能电池，采用具有钙钛矿晶体结构的有机无机杂化的金属卤化物作为吸光层，自2009年以来，因制备方式简单、生产成本低廉和光电性能优异而备受关注，光电转换效率由3.8％迅速升至25.5％，成为当前发展最快的光伏技术，是全世界最受瞩目的新兴光伏技术，业界期待钙钛矿技术在进一步提高光电转化效率的同时，能够大幅度降低光伏组件的制造成本。

单结太阳能电池由于只能吸收特定范围内的光子，使其具有肖克利-奎伊瑟(Shockley-Queisser)效率极限。将多个带隙不同的光吸收剂组成多结太阳能电池，不仅可以拓宽太阳光谱的利用范围，同时可以降低光生载流子的热驰豫损失。目前钙钛矿主要与晶硅、铜铟镓硒、钙钛矿等叠加形成双结或多结电池器件。叠层电池是将宽带隙吸收层和窄带隙吸收层通过中间复合层连接，制备过程复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种光吸收材料、其制备方法及光伏电池，该光吸收材料可扩宽单层光伏电池的光谱吸收范围，提高光电转换效率，且无需电子或空穴传输层，制备工艺简单。

本发明提供了一种光吸收材料，包括硒化锑纳米棒与包裹或部分包裹在硒化碲纳米棒外的N型钙钛矿吸收层；所述N型钙钛矿吸收层的材料为掺杂有N型掺杂材料的ABX₃；其中，A为MA、FA、Cs与PEA中的一种或多种；MA为CH₃NH₃；FA为NH₂CHNH₂；PEA为C₈H₉NH₃；B为Pb和/或Sn；X为Cl、Br与I中的一种或多种；所述N型掺杂材料包括Bi³⁺、Sb³⁺、Fe³⁺与Al³⁺中的一种或多种。

优选的，所述硒化碲纳米棒的长度为100～600nm；直径为2～100nm。

优选的，所述N型钙钛矿吸收层的厚度为100～300nm。

优选的，所述N型掺杂材料与B的摩尔比为(0.01～0.05)：(0.95～0.99)。