一种改良型纳米氧化锌片阵列钙钛矿型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，特别是涉及一种改良型纳米氧化锌片阵列钙钛矿型太阳能电池。
【背景技术】
[0002]面对目前能源危机及环境污染，太阳能作为一种可再生、无污染能源，是能源需求的重要途径。将太阳能转换成电能的一种有效方法是制备光生伏特效应的太阳能电池。研发高效率低成本的新型太阳能电池是实现太阳能广泛应用的技术基础。
[0003]一种有机无机杂化钙钛矿结构的太阳能电池引起了全世界的关注。自从2009年转换效率为3.8%，到现在为止，钙钛矿太阳能电池的最高效率已达到20.2%。
[0004]钙钛矿太阳能电池阳极的发展趋势之一是要保持较好的电子传输通道同时尽可能的提高阳极的比表面积。因此，开发具有较好电子传输性能、高比表面积和高光散射效果的光阳极对提高电池的光电效率具有重要的意义。目前CH3NH3PbX3的有机/层状类钙钛矿杂化电池通常采用Ti02作为电子传输层。常规的Ti02材料存在着一些固有缺陷，例如纳米晶粒间存在着大量的晶界，比表面积大，表面悬挂键起着俘获光生电子的陷阱作用，他们会使电子的寿命和扩散距离减小，复合几率增加。电荷复合是制约着钙钛矿太阳能电池效率提尚的主要因素。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型设计开发了一种改良型纳米氧化锌片阵列钙钛矿型太阳能电池，采用纳米氧化锌片阵列作为电子传输层，铝制极细金属丝网作为改良传输层，单臂碳纳米管作为空穴修饰层，有利于提尚电荷的解尚效率，传输能力尚，可将I丐钦矿太阳能电池的转换效率提高到20%以上
[0006]本实用新型提供的技术方案为:
[0007]一种改良型纳米氧化锌片阵列钙钛矿型太阳能电池，自下至上，包括:
[0008]衬底导电玻璃层，其为衬底层，材质为透明导电玻璃；
[0009]电子传输层，其用于传输电子，材质为纳米氧化锌阵列；
[0010]改良传输层，主要用于增加收集电子和阻挡空穴的能力；
[0011]光吸收层，其吸收光子后会产生电子和空穴，价带能级高于所述电子传输层；
[0012]空穴传输层，其用于空穴传输，价带能级高于所述光吸收层；
[0013]以及，空穴修饰层，其用于增强空穴传输能力，其成分为单臂碳纳米管阵列；
[0014]最外层的对电极层，其为所述太阳能电池的阴极。
[0015]优选的是，所述的导电玻璃层厚度为3mm-5mm。
[0016]优选的是，成分为甲基胺溴碘化铅(CH3NH3PbI2Br)。
[0017]优选的是，所述的光吸收层厚度为300nm?500nmo
[0018]优选的是，所述的空穴传输层其成分为2，2’，7，7’ -四[N，N- 二(4_甲氧基苯基)氨基]-9, 9’ -螺荷(spiro-MeOTAD)，厚度为 80nm ?10nm0
[0019]优选的是，所述的电子传输层采用匀胶机旋凃在所述的导电玻璃层上。
[0020]优选的是，所述的空穴传输层采用匀胶机旋凃在所述光吸收层表面。
[0021 ] 优选的是，所述的对电极层为石墨烯电极。
[0022]优选的是，所述的改良传输层材质为铝制极细金属丝网。
[0023]优选的是，所述改良传输层厚度为5nm?8nm,网孔直径10nm?200nm。
[0024]有益效果
[0025]本实用新型以纳米氧化锌片阵列为电子传输层，铝制极细金属丝网作为改良传输层，使得禁带宽度变窄，提高电荷的解离效率，使电子能够更快的注入并传输到电极，降低纳米阵列与透明导电玻璃之间的的界面电阻，表面积增大，使得纳米阵列二氧化钛上的电子更加容易向透明导电玻璃传输，单臂碳纳米管作为空穴修饰层，具有良好的薄膜性和透明电阻性，有效提高空穴传输能力，从而能有效提高钙钛矿太阳能电池效率。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型所述的改良型纳米氧化锌片阵列钙钛矿型太阳能电池结构示意图。
[0027]图2为本实用新型所述的铝掺杂纳米氧化锌片的电子扫描显微镜图。
【具体实施方式】
[0028]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。
[0029]如图1所示，本实用新型提供的改良型纳米氧化锌片阵列钙钛矿型太阳能电池包括，衬底导电玻璃层110，电子传输层120，改良传输层130，光吸收层140，空穴传输层150，空穴修饰层160和对电极层170。
[0030]衬底导电玻璃层110，其为太阳能电池的衬底层，材质选用透明导电玻璃(FT0)，即为掺杂氟的氧化锡透明导电玻璃，具有对可见光透光性好、紫外吸收系数大，电阻率低、化学性能稳定以及室温下抗酸碱能力强等特点，厚度为3mm-5mm，在制备过程中需先用去离子水洗涤，然后依次用丙酮、乙醇、去离子水超声洗涤15min，氮气吹干，衬底层的清洁度直接影响其表面镀膜的效果；
[0031]电子传输层120，其材质为，纳米氧化锌，六边形交错排列，形成了封闭阵列，比表面积大有利于吸附更多钙钛矿材料，以阻止光吸收层140的载流子与衬底导电玻璃层110的载流子复合，氧化锌(ZnO)是一种典型的直接带隙宽禁带半导体材料，室温下的带隙宽度(Eg)为3.37eV，较大的激子束缚能(60meV)。ZnO与二氧化钛的禁带宽度(Eg)接近，而且ZnO的导带底略高于二氧化钛，这样的能带结构应该有利于提高电荷的解离效率，从而使电子能够更快的注入并传输到电极，但由于其导电率不是很高，因而氧化锌薄膜在太阳能器件中的应用不尽理想；
[0032]改良传输层130，为了解决氧化锌薄膜电导率不高的问题，增加改良传输层130，其材质为招制极细金属丝网，厚度为5nm?8nm,网孔直径10nm?200nm，可有效提高氧化锌薄膜的电导率，增强其电子传输效果。
[0033]光吸收层140，其成分为甲基胺溴碘化铅(CH3NH3PbI2Br)，厚度为300nm?500nm,在接受太阳光照射时，光吸收层140首先吸收光子产生电子一空穴对，由于钙钛矿材激子束缚能的差异，这些载流子或者成为自由载流子，或者成为激子，而且，因为这些钙钛矿材料往往具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迀移率，所以载流子的扩散距离和寿命较长，钙钛矿的熔点要比玻璃低，因此可以采用旋凃方式制备，其制备方法为，称取0.0lmol的固体甲基溴化钱与0.0lmol的碘化铅固体，加入1ml的二甲基甲酰胺(DMF)溶液，配置成甲基胺溴碘化铅(CH3NH3PbI2Br)，然后将配置好的甲基胺溴碘化铅(CH3NH3PbI2Br)的溶液，旋涂到电子传输层120纳米氧化锌片阵列上形成了甲基胺溴碘化铅(CH3NH3PbI2Br)钙钛矿薄膜；
[0034]空穴传输层150，其成分为2，2’，7，7’ -四[N，N- 二(4-甲氧基苯基)氨基]_9，9’ -螺芴(spiro-OMeTAD)，传输效率高，并且具有良好的稳定性，其制备方式为，旋涂在光吸收层140甲基胺溴碘化铅(CH3