太阳能电池的制备方法及太阳能电池的制作方法

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太阳能电池的制备方法及太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及太阳能电池领域,更具体涉及一种太阳能电池的制备方法及太阳能电池。
【背景技术】
[0002]有机金属卤化物是一种有机无机杂化的钙钛矿结构的半导体材料,带隙在近红外区(1.7ev),可吸收全部太阳光和部分近红外光,是一种很优异的太阳光吸收光伏材料。利用钙钛矿制作的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已达到19%,并且有着很大的提升空间。现阶段对于钙钛矿结构的太阳能电池,最大的局限是此种太阳能电池通常采用金银等贵金属作电极,这不仅明显增加了电池的原料成本,同时制作贵金属电极需要采用昂贵的真空蒸镀或磁控溅射设备,使得太阳能电池的制作成本居高不下,而且真空蒸镀和磁控溅射工艺的步骤复杂,限制了电池的大规模、大面积生产,从而极大的限制了钙钛矿太阳能电池的商业化应用。因此采用成本低的电极材料代替贵金属,同时采用低成本的适用于规模化生产的工艺技术制备太阳能电池变得十分必要。
[0003]石墨烯是目前已知的最薄最坚硬的纳米材料,它只吸收2.3%的光,常温下电子迀移率达到15000cm2/VS,为电阻率极低、电子迀移速度极快的材料。虽然石墨烯呈现了导电、收集电子的作用,但现有的制备工艺中存在石墨烯与其他材料接触不良的问题,因此容易产生能量壁皇,因此利用石墨烯作为太阳能电池的电极将严重影响太阳能电池的光电转换效率,同时由于石墨烯与其他材料的粘附性差,利用石墨烯制作的电极的柔性很差,容易影响使用寿命,限制应用场景。

【发明内容】

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本发明要解决的技术问题是如何提高利用石墨烯作为电极制作的太阳能电池的光电转换效率以及柔性。
[0006](二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题,本发明提供了一种太阳能电池的制备方法,包括依次在柔性透明衬底基板上制作负极、吸光层、正极;
[0008]制作所述正极和/或负极时,具体地:将石墨烯和聚氧化乙烯按预定比例混合形成混合物,并将所述混合物制成水溶液;将所述水溶液涂覆在所述柔性透明衬底基板上作为负极,将所述水溶液涂覆在所述柔性透明衬底基板的吸光层或空穴传输层上作为正极。
[0009]优选地,利用所述水溶液形成所述正极和/或所述负极之前,所述方法包括:对所述水溶液进行温度为30-50°C、时间长度为10-30min的超声热处理。
[0010]优选地,形成所述正极后,所述方法还包括对所述正极进行时间长度为10-30分钟、温度为50-100度的低温热处理。
[0011]优选地,形成所述负极后,所述方法还包括对所述负极进行时间长度为10-30分钟、温度为30-100度的低温热处理。
[0012]优选地,所述聚氧化乙稀与所述石墨稀的质量百分比为0.05*1:%-0.5¥1:%。
[0013]优选地,形成的所述正极或所述负极的厚度为50-150nm。
[0014]优选地,在形成所述负极之前,所述方法还包括:
[0015]对所述柔性透明衬底基板进行清洗,并在室温条件下自然干燥。
[0016]优选地,在形成所述负极之后,并且在形成所述吸光层之前所述方法还包括在所述负极上制作电子传输层;
[0017]制作所述电子传输层时,具体地:
[0018]将电子传输层材料的溶液涂覆在所述负极上作为电子传输层,其中形成的所述电子传输层的厚度为30-150nmo
[0019]优选地,制作的所述吸光层的厚度为100-500nm。
[0020]—种太阳能电池,利用上述方法制作而成。
[0021](三)有益效果
[0022]本发明提供了一种太阳能电池的制备方法以及利用该方法制作的太阳能电池,本发明在柔性透明衬底基板上依次制作负极、吸光层、正极,其中制作所述正极和/或负极时,将石墨烯和聚氧化乙烯按预定比例混合形成混合物,并将所述混合物制成水溶液;之后将所述水溶液涂覆在所述柔性透明衬底基板上作为负极,将所述水溶液涂覆在所述柔性透明衬底基板的吸光层或空穴传输层上作为正极。本发明通过利用由石墨烯和聚氧化乙烯的混合物形成太阳能电池的正极和/或负极,解决了石墨烯与其他材料接触不良的问题,从而提高了太阳能电池的光电转换效率,同时由于聚氧化乙烯可以改善石墨烯与柔性透明衬底基板的粘附性,从而可以提高太阳能电池的抗弯折性能,实现较好的柔性。另外,用聚氧化乙烯与石墨烯的混合溶液制程正极和负极,相对于制作贵金属电极本发明的方法避免了使用昂贵的贵金属材料和真空蒸镀或磁控溅射设备,从而降低了太阳能电池电极的制作成本;同时将上述水溶液通过旋涂的方式即可形成正极或负极,降低了制作的复杂度,从而可以提高制作效率,适用于批量生产。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本发明的太阳能电池的制备方法的流程图;
[0025]图2是本发明的太阳能电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
[0027]如图1所示,本发明公开了一种太阳能电池的制备方法,该方法包括:
[0028]S1、依次在柔性透明衬底基板上制作负极、吸光层、正极;制作所述正极和/或负极时,具体包括:将石墨烯和聚氧化乙烯按预定比例混合形成混合物,并将所述混合物制成水溶液;将所述水溶液涂覆在所述柔性透明衬底基板上作为负极,将所述水溶液涂覆在所述柔性透明衬底基板的吸光层或空穴传输层上作为正极。
[0029]上述方法利用聚氧化乙烯与石墨烯的混合物的水溶液形成电极,解决了石墨烯与其他材料接触不良的问题,从而提高了太阳能电池的光电转换效率,同时由于聚氧化乙烯可以改善石墨烯与柔性透明衬底基板的粘附性,使石墨烯更好地附着在柔性透明衬底基板上,提高了太阳能电池的抗弯折性能,从而可以实现较好的柔性。另外,用聚氧化乙烯与石墨烯的混合溶液制程正极和负极,相对于制作贵金属电极本发明的方法避免了使用昂贵的贵金属材料和真空蒸镀或磁控溅射设备,从而降低了太阳能电池电极的制作成本;同时将上述水溶液通过旋涂的方式即可形成正极或负极,降低了制作的复杂度,从而可以提高制作效率,适用于批量生产。
[0030]进一步地,为了使聚氧化乙烯PEO与石墨烯在水溶液中均匀混合,以形成既有良好的导电性,又具有良好柔性的正极和负极,所述方法在形成所述水溶液之后,并且在形成所述正极或负极之前还包括对所述水溶液进行温度为30-50°C、时间长度为10-30min的超声热处理。
[0031]进一步地,为了进一步加固形成的正极或负极,所述方法在形成正极或负极后,还包括对所述正极和/或负极进行低温热处理的步骤,具体地:对于形成的所述正极,所述方法还包括对所述正极进行时间长度为10-30分钟、温度为50-100度的低温热处理;对于形成的所述负极,所述方法还包括对所述负极进行时间长度为10-30分钟、温度为30-100度的低温热处理。此步骤通过低温热处理使形成的正极膜层或负极膜层中的水分得到蒸发,从而使形成的负极能够更好的附着在柔性透明衬底基板上,使形成的正极能够更好的附着在吸光层或空穴传输层上。通过上述方式,可以有效提高太阳能电池的性能和延长太阳能电池的使用寿命。
[0032]进一步地,所述方法在制备负极之前还包括对所述柔性透明衬底基板进行清洗。优选地,利用乙醇进行清洗,并在室温条件下自然干燥。优选地,柔性透明衬底基板为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)透明薄膜,该PET薄膜的厚度为0.1-lmm。
[0033]进一步地,本发明将聚氧化乙烯PEO与石墨烯的质量百分比设置为0.05wt%-0.5wt%。通过对聚氧化乙烯PEO与石墨烯的质量百分比进行设置可以进一步改善石墨烯与其他材料的接触特性,使以石墨烯和聚氧化乙烯PEO的混合物形成的电极能够较好的附着在柔性透明衬底基板、空穴传输层或吸光层上,从而使制成的太阳能电池具有更高的光电转换率和更好的柔性,扩展太阳能电池的应用场景。
[0034]在保证电极(即正极或负极)导电性的前提下,为了实现太阳能电池的轻薄化,将所述正极或负极的厚度设置为50-150nm。根据具体的应用场景以及需求可以将正极或负极的厚度为50]1111、5511111、6011111、7511111、9011111、10011111、12011111、13011111、13511111、14011111、145111]1或150111110
[0035]进一步地,利用本发明的上述方法形成所述负极之后还可以通过以下步骤形成太阳能电池的其他结构层以及正极:将电子传输层材料的溶液涂覆在所述负极上作为电子传
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