一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用与流程

本发明属于太阳能电池，尤其涉及一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用。

背景技术：

1、凭借高效率、低成本和带隙可调等优势，近年来，基于钙钛矿太阳能电池的叠层光伏器件受到了广泛的关注，被认为是极具应用前景的光伏器件结构。然而，作为顶电池的钙钛矿太阳能电池通常以透明导电层(如ito、izo、azo等)作为顶电极，这一电极层通常采用磁控溅射等方法制备，对于下层的有机电子传输层(如c60、pcbm等)会造成较大的损伤。

2、现有技术中通常采用原子层沉积金属氧化物(如sno2、al2o3等)作为电子传输层的保护，但其增加了电池的制备步骤，提高了制备成本，且增加了电子传输层厚度，导致额外的红外光谱损失及效率下降。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，本发明提供的透明顶电极钙钛矿太阳能电池不含电子传输层的保护层，制备工艺简单，性能较好。

2、本发明提供了一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池，包括：

3、钙钛矿吸光层；

4、设置在所述钙钛矿吸光层下表面的空穴传输层；

5、设置在所述钙钛矿吸光层上表面的电子传输层；

6、设置在所述电子传输层表面的第一电极层；

7、设置在所述第一电极层表面的第一透明玻璃；

8、设置在所述空穴传输层表面的第二电极层；

9、设置在所述第二电极层表面的第二透明玻璃。

10、优选的，所述钙钛矿吸光层和电子传输层之间还设置有钝化层。

11、优选的，所述钙钛矿吸光层的成分为abx3，a选自ma、fa、cs中的一种或几种，b选自pb和/或sn，x为卤族元素；

12、所述钙钛矿吸光层的厚度为200～600nm。

13、优选的，所述空穴传输层的成分选自niox或ptaa；

14、所述空穴传输层的厚度为15～50nm。

15、优选的，所述电子传输层的成分选自c60或pcbm；

16、所述电子传输层的厚度为10～30nm。

17、优选的，所述第一电极层和第二电极层的成分独立的选自透明导电金属氧化物；

18、所述第一电极层和第二电极层的成分独立的选自fto、ito、izo、azo、ato等；

19、所述第一电极层和第二电极层的厚度独立的选自50～400nm。

20、优选的，所述钝化层掺杂有碳元；所述碳元选自碳量子点和/或石墨烯量子点；

21、所述钝化层的厚度为5～10nm。

22、本发明提供了一种上述技术方案所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

23、将第一半成品器件和第二半成品器件通过热压法进行贴合，得到透明顶电极钙钛矿太阳能电池；

24、所述第一半成品器件的制备方法包括：

25、在第一透明玻璃表面制备第一电极层；

26、在所述第一电极层表面制备电子传输层；

27、所述第二半成品器件的制备方法包括：

28、在第二透明玻璃表面制备第二电极层；

29、在所述第二电极层表面制备空穴传输层；

30、在所述空穴传输层表面制备钙钛矿吸光层；

31、所述第一半成品器件的电子传输层和第二半成品器件的钙钛矿吸光层贴合。

32、优选的，所述热压法过程中热压温度为60～150℃，压力为0.05～0.5mpa，热压时间为10～60min。

33、优选的，所述第二半成品器件的钙钛矿吸光层表面设置有富pb层；

34、所述第一半成品器件的电子传输层表面形成悬挂s键。

35、本发明提供了一种上述技术方案所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池在叠层电池和/或光伏器件中的应用。

36、本发明通过提供一种透明顶电极钙钛矿太阳电池结构及制备方式，无需额外沉积金属氧化物sno2、al2o3等作为电子传输层的保护层，本发明提供的工艺方式巧妙地将电池双玻封装工艺与透明顶电极制备工艺相结合，采用两个半成品器件热压的方式取代了原有的单个器件自下而上制备的方式，从而使顶部透明电极在玻璃基板而非电荷传输层上制备。由于现有技术中，透明电极在电荷传输层上制备时，其采用的磁控溅射方式容易对下层有机薄膜造成较大的损伤，因此往往需要设置金属氧化物sno2、al2o3等作为保护层；而本发明在玻璃基板上制备，不会造成显著损伤，因此可以有效简化制备工艺，可以在保持器件效率的同时，简化制备工艺，降低成本。

技术特征：

1.一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层和电子传输层之间还设置有钝化层。

3.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层的成分为abx3，a选自ma、fa、cs中的一种或几种，b选自pb、sn中的一种或两种，x为卤族元素；

4.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的成分选自niox或ptaa；

5.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述第一电极层和第二电极层的成分独立的选自金属氧化物；

6.根据权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层的成分选自c60或pcbm；

7.根据权利要求2所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钝化层掺杂有碳元；所述碳元选自碳量子点和/或石墨烯量子点；

8.一种权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述热压法过程中的热压温度为60～150℃，压力为0.05～0.5mpa，时间为10～60min。

10.一种权利要求1所述的透明顶电极钙钛矿太阳能电池在叠层电池和/或光伏器件中的应用。

技术总结
本发明属于太阳能电池技术领域，提供了一种透明顶电极钙钛矿太阳能电池，包括：钙钛矿吸光层；设置在所述钙钛矿吸光层下表面的空穴传输层；设置在所述钙钛矿吸光层上表面的电子传输层；设置在所述电子传输层表面的第一电极层；设置在所述第一电极层表面的第一透明玻璃；设置在所述空穴传输层表面的第二电极层；设置在所述第二电极层表面的第二透明玻璃。本发明提供的钙钛矿太阳能电池无需额外沉积金属氧化物，可以在保持器件效率的同时，简化制备工艺，降低成本。

技术研发人员：肖平,周养盈,赵志国,秦校军,赵东明,王兴涛,蔡子贺,赵政晶
受保护的技术使用者：华能新能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12