一种大面积钙钛矿太阳电池及其制备方法与流程

文档序号:11136766阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种大面积钙钛矿太阳电池,由减反射镀膜玻璃、纳米二氧化硅过渡层、氧化锡透明导电薄膜、致密层、光吸收层多孔骨架、钙钛矿光吸收材料、空穴传输层、纳米银背电极、密封薄膜和电池背板叠合组成,其特征是大面积钙钛矿太阳电池由长度为200-300mm,宽度为15-30mm,间隔为1mm的长条状电池内部串联集成组成,并采用了低电阻金属氧化物掺杂二氧化钛作为光吸收层骨架材料,能够克服薄膜电池尺寸效应,稳定和提高大面积钙钛矿太阳电池光电转换效率。

2.如权利要求1所述大面积钙钛矿太阳电池,其特征是光吸收层多孔骨架是将粒径为30-50nm的TiO2粒子与低电阻金属氧化物烧结形成的掺杂二氧化钛薄膜,薄膜孔隙率为30%-50%,薄膜厚度为400-800nm,表面方块电阻为102-104Ω,其化学组成为:MO(TiO2)x,x=5-15,分子式中MO是所述低电阻金属氧化物Ag2O、CuO、MnO2、PbO2、WO3、MoO3或Bi2O3

3.如权利要求1所述大面积钙钛矿太阳电池,其特征是钙钛矿光吸收材料为平滑均匀的CH3NH2PbI3结晶膜,由碘化铅甲胺的二甲基甲酰胺溶液填充到掺杂二氧化钛薄膜孔隙中形成结晶,加热干燥成膜而成,其厚度等于光吸收层多孔骨架厚度。

4.如权利要求1所述大面积钙钛矿太阳电池,其特征是空穴传输层为碘化亚铜的乙腈溶液填充在钙钛矿光吸收层孔隙中形成,CuI与光吸收层形成良好接触,表面膜层厚度为 20-30 nm,表面方块电阻102-103Ω。

5.一种权利要求1所述大面积钙钛矿太阳电池的制备方法,由减反射导电玻璃制备、二氧化钛致密层制备、钙钛矿光吸收层制备、空穴传输层制备、纳米银背电极制备和电池封装六部分组成,其特征是钙钛矿光吸收层制备方法为:

(1)将无机钛盐在pH7-9下水解形成水合二氧化钛沉淀,沉淀分散在pH为1-3的有机酸水溶液中,在60-80℃下胶溶8-12h,形成粒径为30-50nm,质量百分浓度为5%-7%的纳米二氧化钛水溶胶,所述有机酸是乙醇酸、二羟基乙酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸和水杨酸等羟基羧酸;

(2)将低电阻金属盐在pH8-9下水解形成低电阻金属水合氧化物沉淀,沉淀分散在pH为1-3的有机酸水溶液中,在60-80℃下完全胶溶,形成粒径为5-20nm,质量百分浓度为5%-7%的低电阻金属氧化物纳米水溶胶,所述有机酸是乙醇酸、二羟基乙酸、乳酸、酒石酸、柠檬酸和水杨酸等羟基羧酸,所述低电阻金属氧化物是Ag2O、CuO、MnO2、PbO2、WO3、MoO3或Bi2O3

(3)将纳米二氧化钛水溶胶与低电阻金属氧化物纳米水溶胶混合,在100℃下水热处理8-12h,形成掺杂二氧化钛水溶胶,控制低电阻金属氧化物和二氧化钛投料摩尔比为1:5-15;

(4)在衬底材料的二氧化钛致密层上涂布掺杂二氧化钛水溶胶1-3次,在150℃下加热烘干,然后在450-500℃下热处理0.5-1.0h,烧结形成厚度为400-800nm的光吸收层多孔骨架,薄膜孔隙率为30%-50%,表面方块电阻为102-104Ω;

(5)在光吸收层多孔骨架上涂布质量百分浓度为10%的碘化铅甲胺二甲基甲酰胺溶液2-3次,使钙钛矿光吸收材料厚度等于光吸收层多孔骨架厚度,在 150℃下加热干燥2-3h,填充到掺杂二氧化钛骨架层中的碘化铅甲胺形成钙钛矿光吸收层。

6.一种权利要求5所述大面积钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征是空穴传输层的制备方法是在钙钛矿光吸收层上涂布饱和碘化亚铜的乙腈溶液,将碘化亚铜填充在钙钛矿光吸收层薄膜孔隙中,CuI与光吸收层形成良好接触,在150℃下干燥制得厚度为 20-30 nm 的空穴传输层,表面方块电阻102-103Ω。

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