太阳能电池以及制备太阳能电池的方法_2

文档序号:9752872阅读:来源:国知局
沉积技术形成的,其 中,所述溶液成膜技术包括选自旋涂、提拉法、丝网印刷的至少之一;(3)在所述电子传输层 的下表面形成吸光层,所述吸光层是通过液相法、气相共蒸沉积法以及气相辅助液相法中 的任意一种形成的;(4)在所述吸光层的下表面形成空穴传输层,所述空穴传输层是通过蒸 镀、旋涂、提拉或者丝网印刷技术形成的;以及(5)在所述空穴传输层的下表面形成对电极。 由此,可以简便地形成根据本发明实施例的太阳能电池,且该太阳能电池具有较好的性能。 [0038]根据本发明的实施例,在步骤(2)中,形成的所述电子传输层的厚度为20~150nm, 优选20~50nm。具有上述厚度的电子传输层可以有效防止电子与空穴的复合,并能够实现 有效传递电子的功能。
[0039]根据本发明的实施例,在步骤(3)中,形成的所述吸光层的厚度为100~1200nm,优 选100~400nm。具有上述厚度的吸光层可以有效完成光电转换,保证太阳能电池的使用功 能,由此,可以进一步提1?该太阳能电池的性能D
[0040] 根据本发明的实施例,所述空穴传输层中含有金属酞菁配合物,所述金属酞菁配 合物具有式〗所示的通式,
[0041]
[0051 ] (g)R4和R5之一是氢和异丁基之一,R4和R5的另一个是氢和异丁基之一的另一个; 以及
[0052] (h)R6和R7之一是氢和异丁基之一,R6和R7的另一个是氢和异丁基之一的另一个。
[0053] 由此,可以利用上述金属酞菁配合物提高与吸光层的能级匹配程度,并有效传递 空穴,防止空穴与电子的复合,降低该太阳能电池的制备成本。
【附图说明】
[0054] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得 明显和容易理解,其中:
[0055] 图1显示了根据本发明一个实施例的太阳能电池结构示意图;
[0056] 图2显示了根据本发明另一个实施例的太阳能电池示意图;
[0057] 图3显示了根据本发明实施例1中钙钛矿及金属酞菁紫外可见吸收光谱;
[0058]图4显示了根据本发明实施例1的钙钛矿太阳电池 IV曲线图;
[0059] 图5显示了根据本发明实施例2的钙钛矿太阳电池 IV曲线图;以及
[0060] 图6显示了根据本发明对比例1的钙钛矿太阳电池 IV曲线图。
【具体实施方式】
[0061]下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
[0062] 在本发明的描述中,需要理解的是,术语"上"、"下"、"中"等指示的方位或位置关 系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示 或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解 为对本发明的限制。
[0063] 在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征"上"或"下"可以 是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在 第二特征"上方"可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高 度高于第二特征。
[0064] 在本发明中,术语"上表面"特指在将太阳能电池实际应用的过程中,太阳能电池 中靠近接受太阳光或者可见光照射一侧的表面;"下表面"指远离太阳光照射一侧的表面。 太阳能电池中的衬底、电极、电子传输层、吸光层、空穴传输层以及对电极的"上表面"、"下 表面"同样适用于上述定义。
[0065] 在本发明的第一方面,本发明提出了一种太阳能电池。根据本发明的实施例,参考 图1,该太阳能电池包括:电极100、吸光层200、空穴传输层300以及对电极400。具体地,吸光 层200设置在电极100的下表面,空穴传输层300设置在吸光层200的下表面上,对电极400设 置在空穴传输层300的下表面上。其中,空穴传输层300中含有金属酞菁配合物。由此,可以 降低该太阳能电池的生产成本,提高电池使用寿命以及电池性能。
[0066] 在有机金属配合物中,酞菁(Pc)是大环配体的重要种类,具有高度π-共辄体系。金 属酞菁配合物合成简单,具有良好的热、化学稳定性和优良的光电性能。并且,金属酞菁类 配合物可以通过功能化基团修饰,改变配合物的功函数、吸收性能等,进而可以适用于各类 钙钛矿太阳能电池。由于金属酞菁配合物化学性质稳定、合成简单并且合成产品中目标金 属酞菁配合物含量高,无需复杂的提纯除杂处理,因此以金属酞菁配合物为空穴传输材料, 有利于提高钙钛矿太阳电池工作寿命,降低器件成本,并且包含金属酞菁配合物的空穴传 输层电子能级可控,能够有效提高太阳能电池的光电转换效率。此外,金属酞菁配合物在空 气中可以稳定存在,因此含有金属酞菁配合物的空穴传输层可以对吸光层起到钝化和保护 作用,进而可以提高该太阳能电池的稳定性。发明人经过大量实验发现,通过对金属酞菁配 合物中的取代基进行选择、调控,可以控制利用该金属酞菁配合物的太阳能电池的电池性 能。具体地,本发明所提出的太阳能电池中所采用的金属酞菁配合物,具有合成成本低,绿 色环保,条件温和的特点,且利用上述金属酞菁配合物作为空穴传输层的太阳能电池,同等 条件下在光电转换效率、电池稳定性方面优于Jangwon Seo等人所公开的太阳能电池。
[0067] 下面对该太阳能电池中的各个部分进行详细说明。
[0068] 根据本发明的实施例,电极100由透明金属氧化物形成。具体地,根据本发明的实 施例,透明金属氧化物包括选自氧化铟锡、氟掺杂锡氧化物以及铝掺杂锌氧化物的至少之 一,电极的方块电阻为5~120欧姆/□,优选8~30欧姆/□。由此,可以为该太阳能电池提供 具有良好导电性能的电极,并且上述透明金属氧化物不会阻挡太阳光的透过,以便实现该 太阳能电池的使用功能。
[0069] 根据本发明的实施例,吸光层200设置在电极100的下表面电子传输层600,吸光层 200含有能够进行光电转换的活性物质,以便将太阳能转化为电能。
[0070] 根据本发明的实施例,空穴传输层300设置在吸光层200的下表面。根据本发明的 实施例,空穴传输层300包含金属酞菁配合物(MPc)。根据本发明的实施例,金属酞菁配合物 具有式I所示的通式:
[0071]
[0072] 其中,Μ为中心金属,包括选自二价Cu、二价Zn、二价Ni、二价Pd、二价Sn、二价Pt,非 二价A1、非二价V以及非二价Ti中的至少之一,Ri~Rs分别独立地选自氢原子、碳数为1~18 的直链烷基、碳数为1~18的支链烷基以及碳数为1~18的树枝状烷基,前提是,Ri~R 8不同 时为氢,并且心~办不能同时满足下列条件:
[0073] (a)Ri和Rs之一是氢和甲基之一,Ri和Rs的另一个是氢和甲基之一的另一个;
[0074] (b)R2和1?3之一是氢和甲基之一,R2和R3的另一个是氢和甲基之一的另一个;
[0075] ( C)R4和1?5之一是氢和甲基之一,R4和R5的另一个是氢和甲基之一的另一个;以及
[0076] (d)R6和R7之一是氢和甲基之一,R6和R7的另一个是氢和甲基之一的另一个;
[0077] 且Ri~R8不能同时满足下列条件:
[0078] (6)1?1和1?8之一是氢和异丁基之一,Ri和Rs的另一个是氢和异丁基之一的另一个;
[0079] (f )R2和1?3之一是氢和异丁基之一,R2和R3的另一个是氢和异丁基之一的另一个; [0080] (g)R4和R5之一是氢和异丁基之一,R4和R5的另一个是氢和异丁基之一的另一个; 以及
[0081 ] (h)R6和R7之一是氢和异丁基之一,R6和R7的另一个是氢和异丁基之一的另一个。
[0082] 换句话说,该金属酞菁配合物具有中心金属Μ以及酞菁配体(Pc),且在酞菁配体上 可以具有1个到8个取代基以心~办)。并且,在该金属酞菁配合物中,具有至少一个非氢的功 能化基团,该功能化基团可以位于Ri~Rs所处的位置上;对于Ri~Rs所连接的4个苯环,当4 个苯环分别携带一个甲基时,其余取代基不同时为氢并且对于办~心所连接的4个苯环,当4 个苯环分别携带一个异丁基时,其余取代基不同时为氢。发明人经过大量实验发现,在该金 属酞菁配合物共辄体系修饰功能化基团,可以改变该配合物溶解度、空穴迀移率、功函数 等,以便使其与不同的钙钛矿材料构成的吸收层的能级匹配,提高器件开路电压,短路电 流。需要说明的是,上述功能化基团的具体种类、数量、修饰位点不受特别限制,本领域技术 人员可以根据具体的太阳能电池的结构以及能级结构进行设计。例如,根据本发明的实施 例,功能化基团可以为含有1~1
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1