一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能电池，具体涉及一种新型锡铅钙钛矿结构的太阳能电池。
【背景技术】
[0002]当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。
[0003]然而现在市场上大量产的单晶与多晶硅的太阳电池平均效率约在15%上下，也就是说，这样的太阳电池只能将入射太阳光能转换成15%可用电能，其余的85%都浪费成无用的热能。所以严格地说，现今太阳电池，也是某种型式的“浪费能源”。当然理论上，只要能有效的抑制太阳电池内载子和声子的能量交换，换言之，有效的抑制载子能带内或能带间的能量释放，就能有效的避免太阳电池内无用的热能的广生，大幅地提尚太阳电池的效率，甚至达到超高效率的运作。而这样简易的理论构想，在实际的技术上，却可以用不同的方法来执行这样的原则。
[0004]钙钛矿自2009年到2014年被用到太阳能电池中，效率从3.8%达到了 19.3 %。该钙钛矿太阳能电池具有同单晶硅相媲美的效率，同时也有薄膜太阳能电池的低成本，制备简单过程。钙钛矿太阳能电池(PVSK)最关键的部分是钙钛矿吸收层，这种吸收层是由有机无机杂化合成的，具有双极性传输(电子传输和空穴传输)功能。制备成本相对于晶娃电池低。但是在传统的钙钛矿电池生产中，钙钛矿含有大量的铅，对人体和环境有危害。无铅的钙钛矿太阳能电池的效率相对来说很低的。
[0005]钙钛矿结构的太阳能电池中含有大量铅对人体和环境有危害，因此我们需要一种既保证钙钛矿太阳能电池效率相对稳定又能够减少铅对人体和环境危害的太阳能电池。
[0006]钙钛矿指CaTi03，化学式为CaTi03、属立方晶系的氧化物。由俄国科学家佩罗夫斯基(Perovskite)发现，后以他的姓命名，I丐钛矿的英文名称为Perovskite。后来把类似与钙钛矿晶体结构的物质统称为钙钛矿。
【实用新型内容】
[0007]为解决上述目的，本实用新型提供的技术方案为一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，能够使电池效率稳定，同时减少了对人体和环境的危害。
[0008]一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，所述电池由六层组成，从下到上依次是导电玻璃层、阳极层、电子传输层、锡铅钙钛矿吸收层、空穴传输层和电极层，其中，锡铅钙钛矿吸收层的材料是化合物，其化学式为CH3NH3Pba5Sna5I313
[0009]优选的是，阳极为二氧化钛层。
[0010]优选的是，电子传输层为900?1100纳米厚度的二氧化钛电子传输层。
[0011]优选的是，所述锡铅钙钛矿吸收层的厚度为500?700纳米。
[0012]优选的是，空穴传输层的材料是碲化锌或者氧化钼。
[0013]优选的是，电子传输层为1000纳米厚度。
[0014]优选的是，导电玻璃层由玻璃层和镀在玻璃层上的导电膜组成。
[0015]优选的是，第六层电极材料物质为银。
[0016]本实用新型所述的有益效果是，设计了一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，本实用新型将锡铅钙钛矿结构应用到太阳能电池当中，既减少了铅的使用量，也能使太阳能电池效率稳定。这种太阳能电池，化学性质稳定且制备过程简单，有效的降低电池的制作成本。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型所述的一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池主体示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0019]如图1所示，本实用新型提供一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，包括:方向由下至上，首层为导电玻璃I相接第二层阳极2，第二层光阳极2相接第三层电子传输层3，第四层锡铅钙钛矿吸收层4夹于第三层电子传输层3及第五层空穴传输层5之间，第五层空穴传输层5相接第六层电极6。
[0020]阳极2所包含具有半导体性能的二氧化钛致密层，由于二氧化钛致密层的阻挡效果使得电池光电流得以提高。
[0021]电子传输层3所用物质为二氧化钛，其厚度为1000纳米。
[0022]锡铅钙钛矿吸收层4，该层物质为锡铅钙钛矿晶体，其化学式为CH3NH3Pba5Sna5I3。这种吸收层是有机无机杂化合成的，具有双极性传输(电子传输和空穴传输)功能。故在锡铅钙钛矿吸收层4上方和下方各设空穴传输层5及电子传输层3。锡铅钙钛矿层可以最大程度吸收可见光和部分红外光，减少了铅的使用量。所述锡铅钙钛矿吸收层4厚度为500-700 纳米。
[0023]电极5其材料物质为银，是具有电阻小、可焊性强、污染小等特点的导电材料。该层将电池中的载流子输送至外部电路。
[0024]空穴传输层的材料是碲化锌或者氧化钼。作为一种优选，导电玻璃可以采用玻璃表面镀上一层导电膜，导电膜可以是氧化铟锡导电薄膜镀层。
[0025]在另一个实施例中，锡铅钙钛矿太阳能电池通过EVA粘合固定电池主体(首层导电玻璃、相接第二层阳极2，第二层光阳极2相接第三层电子传输层3，第四层锡铅钙钛矿吸收层4夹于第三层电子传输层3及第五层空穴传输层5之间，第五层空穴传输层5相接第六层电极6)与保护电池主体的顶层钢化玻璃及底层TPE背板，形成层压件，层压件四边采用硅胶密封固定铝合金框架，用作保护支撑层压件。
[0026]在另一个实施例中，锡铅钙钛矿结构的太阳能电池制备成本相对于晶硅电池低。钙钛矿结构太阳能电池成本低于晶硅成本，而锡铅钙钛矿更是用成本较低的金属锡取代了会造成环境污染的重金属铅。既降低了成本，又解决了环境污染问题。
[0027]在另一个实施例中，锡铅钙钛矿结构的太阳能电池能够作为钙钛矿太阳能电池组件。多个锡铅钙钛矿结构的太阳能电池主体通过铜做为焊带做为串联载体，起到导电作用。再采用汇流条连接电池串的载体焊带使多个锡铅钙钛矿结构的太阳能电池主体能够按照一定方式排列和串联连结。
[0028]如上所述，本实用新型一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池解决了传统的钙钛矿电池生产中，钙钛矿含有大量的铅，对人体和环境有危害。无铅的钙钛矿太阳能电池的效率相对来说很低的问题，而选用了锡铅钙钛矿结构的太阳能电池既降低了成本，又解决了环境污染问题。
[0029]尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【主权项】
1.一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，其特征在于，所述电池由六层组成，从下到上依次是导电玻璃层、阳极层、电子传输层、锡铅钙钛矿吸收层、空穴传输层和电极层，其中，锡铅钙钛矿吸收层的材料是化合物，其化学式为CH3NH3Pba5Sna5I3132.如权利要求1所述的锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，其特征在于，阳极层为致密层二氧化钛。3.如权利要求1所述的锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，其特征在于，电子传输层为900?1100纳米厚度的二氧化钛电子传输层。4.如权利要求1所述的锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，其特征在于，所述锡铅钙钛矿吸收层的厚度为500?700纳米。5.如权利要求1-4之一所述的锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，其特征在于，空穴传输层的材料是碲化锌或者氧化钼。6.如权利要求3所述的锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，其特征在于，电子传输层为1000纳米厚度。7.如权利要求1所述的锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，其特征在于，导电玻璃层由玻璃层和镀在玻璃层上的导电膜组成。8.如权利要求1或4所述的锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，其特征在于，电极层材料物质为银。
【专利摘要】本实用新型公开了一种锡铅钙钛矿结构的太阳能电池，从下到上依次包括：导电玻璃、阳极，电子传输层、锡铅钙钛矿吸收层、空穴传输层、电极。本实用新型将锡铅钙钛矿结构应用到太阳电池当中，既减少了铅的使用量，也能使太阳能电池效率稳定。这种太阳能电池，化学性质稳定且制备过程简单，有效的降低电池的制作成本。
【IPC分类】H01L31/0216, H01L51/42, H01L31/0248
【公开号】CN204834634
【申请号】CN201520453190
【发明人】梅海林, 唐立丹, 王冰, 齐锦刚, 彭淑静, 王建中
【申请人】辽宁工业大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年6月26日