[发明专利]基于下转换材料的柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种基于下转换材料的柔性钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该柔性钙钛矿太阳能电池是由下转换层、柔性导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和顶电极自下而上依次层叠而成。本发明将下转换层置于柔性导电衬底之前，避免了下转换材料在电池结构内部引起的缺陷、能级不匹配以及额外传输电阻的问题，保障了柔性钙钛矿太阳能电池的高效性和稳定性，而且本发明的柔性钙钛矿太阳能电池的下转换材料在透明电极的外侧，可以吸收更多的紫外光，提高了紫外光到可见光的利用率，增大了光谱利用范围，从而提高太阳能电池光电转换效率和光稳定性。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种基于下转换材料的柔性钙钛矿太阳能电池以及该柔性钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

随着环境的日益恶化，发展高效清洁的可再生能源迫在眉睫。近年来，有机无机杂化钙钛矿太阳能电池因其优异的光电特性受到研究者的广泛关注，其效率也已经接近晶体硅太阳能电池，达到了25.7％。此外，由于钙钛矿太阳能电池采用低温制备工艺，因此可以很好地兼容塑料柔性衬底，是实现高效柔性太阳能电池的理想材料。与刚性钙钛矿太阳能电池相比，柔性钙钛矿太阳能电池因其良好的柔韧性与重量轻的特点，在便携式移动设备、光伏建筑一体化以及航空等方面具有广阔的应用前景。目前常用的柔性塑料衬底为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，其中PEN因其更加优秀的气体阻隔特性、化学稳定性以及更好的耐温性常被用来制备高效柔性钙钛矿太阳能电池。但是PEN能够有效的吸收380nm以下的太阳光，会导致300～380nm的光能损失，为了减少光能损失，可以采用下转换材料将紫外光转换为可见光，从而提高钙钛矿的光谱利用范围。

中山大学申请的专利“一种以下转换材料界面修饰的太阳能电池及其制备方法”(申请号：CN201810980620.4申请公开号：CN109273600A)中公开了一种具有下转换材料修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法。该专利中提出的下转换材料位于电子传输层与钙钛矿层之间，会造成潜在的界面缺陷、界面载流子传输电阻以及界面能级不匹配的问题，导致钙钛矿太阳能电池效率下降，另一方面，该方法采用的电子传输层为二氧化钛(TiO₂)，在紫外光的照射下会加速钙钛矿的分解，影响器件的稳定性。

西安电子科技大学申请的专利“基于下转换层的钙钛矿太阳能电池及制备方法”(申请号：CN202010860896.6公开号：CN111987220A)中公开了一种基于下转换层的钙钛矿太阳能电池的制备方法。该专利中提出的下转换材料位于透明电极和电子传输层之间，该方法同样是在电池内部额外引入一层下转换层，在光电转换过程中，光生载流子就需要克服下转换层导致的额外电阻，不利于高效太阳能电池的实现，另一方面透明电极ITO也对紫外光有一部分吸收，将下转换材料置于透明电极之后会限制其对紫外光的利用率。

发明内容

为解决现有技术的问题，提高钙钛矿太阳能电池的光谱利用范围，从而提高器件光电转换效率以及稳定性，本发明提供了一种基于下转换材料的柔性钙钛矿太阳能电池及制备方法。

本发明的具体技术方案如下：

本发明提供的基于下转换材料的柔性钙钛矿太阳能电池，其特征在于，由下转换层、柔性导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和顶电极自下而上依次层叠而成。

本发明提供的基于下转换材料的柔性钙钛矿太阳能电池，还可以具有这样的技术特征，其中，下转换层的材料为有机热激活延迟荧光材料。

本发明提供的基于下转换材料的柔性钙钛矿太阳能电池，还可以具有这样的技术特征，其中，柔性导电衬底为PEN/ITO。

本发明提供的基于下转换材料的柔性钙钛矿太阳能电池，还可以具有这样的技术特征，其中，电子传输层为氧化锡。