一种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，具体涉及一种氮掺杂纳米阵列二氧化钛为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池。
【背景技术】
[0002]随着传统化石能源的大量消耗，能源危机与环境问题已经成为当前世界面临的严重问题。太阳能作为一种可持续利用的清洁能源，已经在全世界范围得到了广泛关注。目前，在这一领域存在的主要问题，是器件成本有待降低，以便能够为大众所接受。为了达到这一低成本高效率，就需要开发新型太阳能材料和设计新型太阳能电池器件。然而钙钛矿太阳能电池自从09年的转换效率3.8%，到现在效率可达20 %以上。该电池具有着低成本，高效率，也正是人们所需求的太阳能电池器件。钙钛矿太阳能电池由透明导电玻璃，电子传输层，钙钛矿结构吸光层，空穴传输层，对阴极组成。目前电子传输层跟钙钛矿吸收层直接能够使得能带更好的匹配，使得电子传输更加顺畅，电子的传输性能提高，对钙钛矿太阳能电池的效率提高也会起到一定的影响。
[0003]二氧化钛具有化学稳定性好、无污染、抗光腐蚀、价格廉价等优点，在太阳能电池、光催化降解有机物、氢能源的产生等方面具有广泛的应用前景。但是Ti02只能吸收紫外光，阻碍了太阳光的有效利用，其应用前景也受到了限制。因此采用氮掺杂纳米阵列二氧化钛作为电子传输层，不仅传输能力高，对提高钙钛矿太阳能电池的效率更有重要的意义。
【实用新型内容】
[0004]为解决上述目的，本实用新型提供的技术方案为一种钙钛矿型太阳能电池，其采用纳米阵列二氧化钛作为电子传输层，使得纳米阵列二氧化钛的比表面积增大，能够吸附更多的钙钛矿材料，提高钙钛矿太阳能电池效率，降低成本。
[0005]一种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、氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、电极层和导电玻璃。
[0006]优选的是，导电玻璃由玻璃和粘贴在所述玻璃上的FT0导电薄膜组成。
[0007]优选的是，导电玻璃厚度为2?5 mm。
[0008]优选的是，钙钛矿光吸收层，厚度为300?500nm。
[0009]优选的是，空穴传输层的材料为2，2’，7，7’ -四[N，N_ 二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9’ -螺二芴(spiro-MeOTAD)，厚度为 80 ?lOOnm。
[0010]优选的是，氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层，其包含氮掺杂纳米阵列二氧化钛颗粒和氮掺杂纳米阵列二氧化钛棒。
[0011]优选的是，电极层材料为石墨，厚度为80?150nm，所述石墨设置在导电玻璃FT0
层表面。
[0012]本实用新型所述的有益效果是，设计了一种钙钛矿型太阳能电池，本实用新型将纳米阵列二氧化钛作为电子传输层，使得纳米阵列二氧化钛的比表面积增大，能够吸附更多的钙钛矿材料，提高钙钛矿太阳能电池效率，降低成本。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型所述的一种钙钛矿型太阳能电池主体示意图。
[0014]图2为本实用新型所述的一种钙钛矿太阳能电池立体示意图。
[0015]图中:导电玻璃1、氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层2、钙钛矿光吸收层3、空穴传输层4、石墨电极层5、导电玻璃6、氮掺杂纳米阵列二氧化钛颗粒7、氮掺杂纳米阵列二氧化钛棒8。
【具体实施方式】
[0016]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。
[0017]如图1所示，本实用新型提供一种钙钛矿型太阳能电池，包括:方向由下至上，首层为导电玻璃1相接第二层氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层2，第二层氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层2相接第三层钙钛矿光吸收层3，第三层钙钛矿光吸收层3相接第四层空穴传输层4，第四层空穴传输层4相接第五层石墨电极层5，第五层石墨电极层5相接第六层导电玻璃6。
[0018]导电玻璃1和导电玻璃6，导电玻璃由玻璃和粘贴在所述玻璃上的导电薄膜组成。导电薄膜组成，作为一种优选其为玻璃表面镀FT0导电薄膜，所述导电玻璃1和导电玻璃6厚度为2 mm?5 mm。
[0019]氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层2，其包含氮掺杂纳米阵列二氧化钛颗粒和氮掺杂纳米阵列二氧化钛棒，所述氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层附着在导电玻璃衬底FT0导电膜上，其通过水热合成制备纳米阵列二氧化钛薄膜，在使用TiC14水解处理纳米阵列二氧化钛薄膜，然后把处理后的二氧化钛薄膜放入真空管式高温烧结炉中，通入NH3，退火温度为400°C?600°C，制得所需的氮掺杂纳米阵列Ti02电子传输层；其增大对可见光的吸收，有效的促进了光生电子和空穴的分离，另基于垂直传输原理，这种电子传输效果好，进而提高了太阳能电池的效率。
[0020]钙钛矿光吸收层3，其能有效地将不同波长的太阳光转化为电力，从而显著提高能效，厚度为300?500nmo
[0021]空穴传输层4，其为2，2’，7，7’ -四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]_9，9’ -螺二荷(spiro-MeOTAD)，厚度为 80 ?lOOnm。
[0022]电极层5，其为厚度为80?150nm的石墨，所述石墨设置在导电玻璃FT0层表面。
[0023]在另一个实施例中，FT0导电玻璃厚度为2mm，电子传输层是氮掺杂纳米阵列Ti02(其中在NH3气氛下，热处理温度为400°C )，钙钛矿(CH3NH3PbBr3)吸收层厚度为300nm，空穴传输层厚度为80nm，电极层厚度为80nm。
[0024]在另一个实施例中，FT0导电玻璃厚度为3mm，电子传输层是氮掺杂纳米阵列Ti02(其中在NH3气氛下，热处理温度为500°C )，钙钛矿(CH3NH3PbBr3)吸收层厚度为400nm，空穴传输层厚度为90nm，电极层厚度为lOOnm。
[0025]在另一个实施例中，FT0导电玻璃厚度为3mm，电子传输层是氮掺杂纳米阵列Ti02(其中在NH3气氛下，热处理温度为500°C )，钙钛矿(CH3NH3PbBr3)吸收层厚度为400nm，空穴传输层厚度为90nm，电极层厚度为lOOnm。
[0026]在另一个实施例中，FT0导电玻璃厚度为5mm，电子传输层是氮掺杂纳米阵列Ti02(其中在NH3气氛下，热处理温度为600°C )，钙钛矿(CH3NH3PbBr3)吸收层厚度为500nm，空穴传输层厚度为lOOnm，电极层厚度为150nm。
[0027]如上所述，本实用新型一种钙钛矿型太阳能电池其采用纳米阵列二氧化钛作为电子传输层，使得纳米阵列二氧化钛的比表面积增大，能够吸附更多的钙钛矿材料，提高钙钛矿太阳能电池效率，降低成本。
[0028]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】
1.一种钙钛矿型太阳能电池，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、氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、电极层和导电玻璃。2.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，导电玻璃由玻璃和粘贴在所述玻璃上的FTO导电薄膜组成。3.如权利要求1或2所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，导电玻璃厚度为2?5mm ο4.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，钙钛矿光吸收层，厚度为300 ?500nmo5.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，空穴传输层的材料为2，2’，7，7’ -四[N，N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9’ -螺二芴，厚度为80?lOOnm。6.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层，其包含氮掺杂纳米阵列二氧化钛颗粒和氮掺杂纳米阵列二氧化钛棒。7.如权利要求1所述的钙钛矿型太阳能电池，其特征在于，电极层材料为石墨，厚度为80?150nm，所述石墨设置在导电玻璃FT0层表面。
【专利摘要】本实用新型公开了一种钙钛矿型太阳能电池，从下到上依次包括：导电玻璃、氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、电极层和导电玻璃；本实用新型所述的有益效果是，将纳米阵列二氧化钛作为电子传输层,使得纳米阵列二氧化钛的比表面积增大，能够吸附更多的钙钛矿材料，提高钙钛矿太阳能电池效率，降低成本。
【IPC分类】H01L51/46, H01L51/44, B82Y30/00
【公开号】CN205028929
【申请号】CN201520627990
【发明人】梅海林, 唐立丹, 王冰, 彭淑静, 齐锦刚
【申请人】辽宁工业大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年8月19日