一种以无机化合物为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种以无机化合物为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。特点是它包括透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、无机化合物空穴传输层和正电极。本发明采用无机化合物作为空穴传输层优点是可提高钙钛矿太阳能电池性能的稳定性，延长太阳能电池的使用寿命。
【专利说明】一种以无机化合物为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种钙钛矿太阳能电池，具体涉及一种以无机化合物为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。
【背景技术】
[0002]绿色、安全和可再生的太阳能使光伏发电成为解决人类能源危机与环境污染的理想方案。更高的光电转换效率和更低的制造成本是全面推广光伏发电的两个前提条件。因此，兼具高效率和低成本特性的太阳能电池是人们不断追求的目标。
[0003]目前，商用太阳能电池市场上占主导地位的硅太阳能电池仍不能满足低成本的要求。科学家和技术人员一直在探索满足高效率和低成本要求的新型太阳能电池。自2009年出现的以具有钙钛矿晶体结构的有机金属卤化物为吸光层的太阳能电池(简称钙钛矿太阳能电池)近年来获得了较快的发展，至2013年其光电转换效率已达到15%，并有望在未来几年突破20%成为具有市场潜力的高效率、低成本太阳能电池。
[0004]钙钛矿太阳能电池的结构如图1所示，由透明导电衬底(FTO)和依次层叠于该衬底上的电子传输层(TiO2)、具有钙钛矿晶体结构的吸光层(CH3NH3PbI3_xClx)、空穴传输层(spiro-OMeTAD)和正电极组成。已报道的钙钛矿太阳能电池采用有机物spiro-OMeTAD作为空穴传输层，由于有机物稳定性较差，不能满足电池性能长期稳定的要求。因此，采用稳定性较好的无机半导体作为钙钛矿太阳能电池的空穴传输层对于提高该类太阳能电池的使用寿命具有很大的意义。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种以无机化合物作为钙钛矿太阳能电池空穴传输层的太阳能电池，解决现在钙钛矿太阳能电池存在的性能不稳定的问题。
[0006]本发明的设计方案在于该太阳能电池的吸光层与正电极之间的空穴传输层为无机化合物。该钙钛矿太阳能电池包括:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、无机化合物空穴传输层和正电极。
[0007]所述的无机化合物空穴传输层的无机化合物为硫化铜、硫化亚铜、硫化亚铜与碘化亚铜复合(碘化亚铜质量分数5%至95%之间)、硫化亚铜与碘化亚锡复合(碘化亚锡质量分数5%至95%之间)、硒化铜、締化铜、铜铟硫、铜铟硒、铜镉锡硫、铜镉锡硒、三氧化鹤、三氧
化钥或五氧化二矾。
[0008]所述的无机空穴传输层厚度为Inm至300nm之间。
[0009]本发明的优点在于:无机化合物空穴传输层比有机物作为空穴传输层具有更优异的化学稳定性和抗老化能力，能显著提高钙钛矿太阳能电池的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的以无机化合物为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池结构示意图。1-透明导电衬底，2-电子传输层，3-吸光层,4-空穴传输层，5-正电极。
【具体实施方式】
[0011]实施例1:
[0012]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为IOnm的硫化铜空穴传输层和正电极。
[0013]实施例2:
[0014]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为50nm的硫化亚铜空穴传输层和正电极。
[0015]实施例3:
[0016]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为60nm的硫化亚铜与碘化亚铜复合(碘化亚铜质量分数5%)空穴传输层和正电极。
[0017]实施例4:
[0018]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为60nm的硫化亚铜与碘化亚铜复合(碘化亚铜质量分数95%)空穴传输层和正电极。
[0019]实施例5:
[0020]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为60nm的硫化亚铜与碘化亚铜复合(碘化亚铜质量分数50%)空穴传输层和正电极。
[0021]实施例6:
[0022]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为80nm的硫化亚铜与碘化亚锡复合(碘化亚锡质量分数5%)空穴传输层和正电极。
[0023]实施例7:
[0024]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为80nm的硫化亚铜与碘化亚锡复合(碘化亚锡质量分数95%)空穴传输层和正电极。
[0025]实施例8:
[0026]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为80nm的硫化亚铜与碘化亚锡复合(碘化亚锡质量分数50%)空穴传输层和正电极。
[0027]实施例9:
[0028]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为Inm的硒化铜空穴传输层和正电极。
[0029]实施例10:
[0030]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为300nm的碲化铜空穴传输层和正电极。[0031]实施例11:
[0032]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为20nm的铜铟硫空穴传输层和正电极。
[0033]实施例12:
[0034]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为IOOnm的铜铟硒空穴传输层和正电极。
[0035]实施例13:
[0036]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为30nm的铜镉锡硫空穴传输层和正电极。
[0037]实施例14:
[0038]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为200nm的铜镉锡硒空穴传输层和正电极。
[0039]实施例15:
[0040]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为40nm的三氧化钨空穴传输层和正电极。
[0041]实施例16:
[0042]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为15nm的三氧化钥空穴传输层和正电极。
[0043]实施例17:
[0044]钙钛矿太阳能电池结构为:透明导电衬底和依次层叠于该衬底上的电子传输层、具有钙钛矿晶体结构的吸光层、厚度为5nm的五氧化二钒空穴传输层和正电极。
【权利要求】
1.一种以无机化合物为空穴传输层的I丐钛矿太阳能电池，其结构为:在透明导电衬底(I)上依次是电子传输层(2)、吸光层(3)、空穴传输层(4)和正电极(5),其特征在于: 所述的空穴传输层(4)的材料是硫化铜、硫化亚铜、硫化亚铜与碘化亚铜复合、硫化亚铜与碘化亚锡复合、硒化铜、碲化铜、铜铟硫、铜铟硒、铜镉锡硫、铜镉锡硒、三氧化钨、三氧化钥或五氧化二矾，其中:硫化亚铜与碘化亚铜复合中碘化亚铜的质量分数为5%至95% ;硫化亚铜与碘化亚锡复合中碘化亚锡的质量分数为5%至95% ;空穴传输层(4)的厚度为Inm至300nm之间。
【文档编号】H01L51/42GK103915567SQ201410121154
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】魏调兴, 陈鑫, 张克难, 董文静, 张云, 孙艳, 戴宁 申请人:中国科学院上海技术物理研究所