一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001]—种太阳能电池以及制备方法，特别是一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002]平面结构钙钛矿太阳能电池结构简单，但是对致密层要求较高，需要致密性好空隙小。但是现有技术中钙钛矿太阳能电池的致密层是有旋涂钛的有机溶液前驱体或者热喷涂制成；旋涂带来致密层不均现象，致密层结构不能有序的收集和传导电子；现有技术还未解决这样的问题。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池及其制备方法，通过调节电压与阳极氧化时间调节致密层厚度与致密度，制备的致密层排列有序，能更好的收集和传导电子。
[0004]为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案:
一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池，包括:导电基体，生长在导电基体上的二氧化钛致密层，涂于二氧化钛致密层上的钙钛矿层，制于钙钛矿层上的空穴导电层，制于空穴导电层上的金属电极层。
[0005]前述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池，导电基体为FTO导电玻璃、TCO导电玻璃或导电PET。
[0006]前述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤:
(1)导电基体的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80°C烘干后用UVO处理15min ；
(2)将纯钛镀到经步骤(I)处理的导电基体上；
(3)将经过步骤(2)得到的含有钛膜的导电基体通过有机电解液阳极氧化法制备二氧化钛致密层；
(4)将经步骤(3)得到的二氧化钛致密层清洗后放入马费炉中500°C退火处理30min，然后随炉冷却；
(5)使用钙钛矿旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层在二氧化钛致密层上；
(6)在钙钛矿层上旋涂一层空穴导电层；
(7)在空穴导电层上蒸镀一层金属电极。
[0007]前述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤:
(I)导电基体的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80°C烘干后用UVO处理15min ；
(2)将纯钛镀到经步骤(I)处理的导电基体上，钛膜厚度20nm?lOOnm，蒸发功率150-250A，蒸发速率 5-10nm/min ；
(3)将经过步骤(2)得到的含有钛膜的导电基体通过有机电解液阳极氧化法制备二氧化钛致密层，在阳极氧化电压50?60V之间下阳极氧化I?60min，得到致密层；
(4)将经步骤(3)得到的二氧化钛致密层清洗后放入马费炉中500°C退火处理30min，然后随炉冷却；
(5)使用钙钛矿旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层在二氧化钛致密层上；
(6)在钙钛矿层上旋涂一层空穴导电层；
(7)在空穴导电层上蒸镀一层金属电极。
[0008]前述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，钙钛矿层的材料包括:CH3NH3PbI3^ CH3NH3PbClxI3 x。
[0009]前述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，空穴导电的材料为 Spiro-OMeTAD。
[0010]前述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，金属电极层的材料为金或银。
[0011]前述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，钙钛矿层厚度为200-500nm，空穴导电层厚度为70_200nm，金属电极的厚度为70_150nmo
[0012]本发明的有益之处在于:本发明提供一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本发明通过调节阳极氧化镀在导电基体上的纯钛的电压与阳极氧化时间，从而调节致密层厚度与致密度，减少旋涂带来的致密层不均现象，制备的致密层排列有序，能更好的收集和传导电子。
【附图说明】
[0013]图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2为本发明二氧化钛致密层一种实施例的正面SEM图；
图3为本发明二氧化钛致密层一种实施例的的背面SEM图图中附图标记的含义:
I导电基体，2 二氧化钛致密层，3钙钛矿层，4空穴导电层，5金属电极。
【具体实施方式】
[0014]以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
[0015]一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池，包括:导电基体1，生长在导电基体I上的二氧化钛致密层2，涂于二氧化钛致密层2上的钙钛矿层3，制于钙钛矿层3上的空穴导电层4，制于空穴导电层4上的金属电极5层；作为一种优选，导电基体I为FTO导电玻璃、TCO导电玻璃或导电PET。钙钛矿层3的材料包括:CH3NH3PbI3、CH3NH3PbClxI3 x;空穴导电的材料为Spiro-OMeTAD ;金属电极5层的材料为金或银。钙钛矿层3厚度为200_500nm，空穴导电层4厚度为70-200nm nm，金属电极5的厚度为70_150nmo
[0016]—种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤: (1)导电基体I的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80°C烘干后用UVO处理15min ；
(2)将纯钛镀到经步骤(I)处理的导电基体I上；
(3)将经过步骤(2)得到的含有钛膜的导电基体I通过有机电解液阳极氧化法制备二氧化钛致密层2 ；
(4 )将经步骤(3 )得到的二氧化钛致密层2清洗后放入马费炉中500 V退火处理30min，然后随炉冷却；
(5)使用钙钛矿旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层3在二氧化钛致密层2上；
(6)在钙钛矿层3上旋涂一层空穴导电层4;
(7)在空穴导电层4上蒸镀一层金属电极5。
[0017]步骤二进一步为:钛膜厚度20nm?lOOnm，蒸发功率150-250A，蒸发速率5-lOnm/min ；
步骤三进一步的环境为:在阳极氧化电压50?60V之间下阳极氧化I?60min，得到致密层；即通过调节阳极氧化镀在导电基体I上的纯钛的电压与阳极氧化时间，从而调节致密层厚度与致密度，使得制备的致密层排列有序，能更好的收集和传导电子。
[0018]本发明提供一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池及其制备方法，本发明通过调节阳极氧化镀在导电基体I上的纯钛的电压与阳极氧化时间，从而调节致密层厚度与致密度，减少旋涂带来的致密层不均现象，制备的致密层排列有序，能更好的收集和传导电子。
[0019]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括:导电基体，生长在上述导电基体上的二氧化钛致密层，涂于上述二氧化钛致密层上的钙钛矿层，制于上述钙钛矿层上的空穴导电层，制于上述空穴导电层上的金属电极层。2.根据权利要求1所述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池，其特征在于，上述导电基体为FTO导电玻璃、TCO导电玻璃或导电PET。3.根据权利要求1所述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)导电基体的前处理；丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80°C烘干后用UVO处理15min ； (2)将纯钛镀到经步骤(I)处理的导电基体上； (3)将经过步骤(2)得到的含有钛膜的导电基体通过有机电解液阳极氧化法制备二氧化钛致密层； (4)将经步骤(3)得到的二氧化钛致密层清洗后放入马费炉中500°C退火处理30min，然后随炉冷却； (5)使用钙钛矿旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层在二氧化钛致密层上； (6)在上述钙钛矿层上旋涂一层空穴导电层； (7)在上述空穴导电层上蒸镀一层金属电极。4.根据权利要求3所述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)导电基体的前处理；丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80°C烘干后用UVO处理15min ； (2)将纯钛镀到经步骤(I)处理的导电基体上，钛膜厚度20nm?lOOnm，蒸发功率150-250A，蒸发速率 5-10nm/min ； (3)将经过步骤(2)得到的含有钛膜的导电基体通过有机电解液阳极氧化法制备二氧化钛致密层，在阳极氧化电压50?60V之间下阳极氧化I?60min，得到致密层； (4)将经步骤(3)得到的二氧化钛致密层清洗后放入马费炉中500°C退火处理30min，然后随炉冷却； (5)使用钙钛矿旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层在二氧化钛致密层上； (6)在上述钙钛矿层上旋涂一层空穴导电层； (7)在上述空穴导电层上蒸镀一层金属电极。5.根据权利要求3所述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，上述钙钛矿层的材料包括:CH3NH3PbI3、CH3NH3PbClxI3 x。6.根据权利要求3所述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，上述空穴导电的材料为Spiro-OMeTAD。7.根据权利要求3所述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，上述金属电极层的材料为金或银。8.根据权利要求3所述的一种致密层均匀的平面结构钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，上述钙钛矿层厚度为200-500nm，上述空穴导电层厚度为70_200nm，上述金属电极的厚度为70-150nmo
【专利摘要】本发明公开了一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法,包括：导电基体，生长在导电基体上的二氧化钛致密层，垂直长在二氧化钛致密层上的二氧化钛纳米管，涂抹于二氧化钛纳米管的钙钛矿层，蒸镀于钙钛矿层的金属电极。本发明提供了一种不使用空穴导电层，成本低，转化率高的钙钛矿太阳能电池，以及电池的制备方法；钙钛矿层填充到管状内部，增加钙钛矿层与介孔的接触面积能传导更多的光电子；本发明不使用空穴导电层，在钙钛矿层上直接蒸镀一层金，在保持一定转化率的情况下可以大大降低钙钛矿太阳能电池的成本。
【IPC分类】H01L51/42, H01L51/48
【公开号】CN105140403
【申请号】CN201510668484
【发明人】王镜喆, 何早阳, 张继远, 吴聪萍, 邹志刚
【申请人】南京大学昆山创新研究院, 昆山桑莱特新能源科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年10月13日