一種錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池以及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及太陽能電池以及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈣鈦礦自2009年以來開始被用于太陽能電池，。鈣鈦礦太陽能電池不僅擁有第一代太陽能電池高轉(zhuǎn)化效率的特點，還有第三代太陽能電池薄膜、柔性化的特點，可用于溶液法卷對卷生產(chǎn)。
[0003]在傳統(tǒng)的鈣鈦礦電池中，氧化鈦是重要的電子傳輸層，然而氧化鈦需要四五百度的高溫?zé)Y(jié)，該溫度限制了鈣鈦礦電池在柔性襯底的使用，用低溫制備的電子傳輸層通常效率要比高溫制備的氧化鈦薄膜光電轉(zhuǎn)化效率低很多，目前鈣鈦礦電池要使用鉛，鉛對人體有很大危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1、所要解決的技術(shù)問題:
現(xiàn)有的鈣鈦礦電池，制作工藝對需要高溫，限制了電池在柔性襯底的使用，同時效率低，而且鈣鈦礦電池要使用鉛，鉛對人體以及環(huán)境有很大的危害。
[0005]2、技術(shù)方案:
為了解決以上問題，本發(fā)明提供了一種錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池，從下到上依次為導(dǎo)電襯底、陽極、電子傳輸層、吸收層、空穴傳輸層、銀，其中電子傳輸層為納米氧化鋁薄膜，吸收層為錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸收層。
[0006]所述陽極為氧化鋅。
[0007]錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸收層厚度為300-500納米，優(yōu)選350納米。
[0008]銀層的厚度為100-120納米，優(yōu)選120納米。
[0009]本發(fā)明提供了一種制作錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池的方法，包含以下步驟:第一步:將導(dǎo)電襯底FTO采用半導(dǎo)體工藝清洗，用氮氣吹干；第二步:在導(dǎo)電襯底上，用原子層沉積技術(shù)生長20-30納米厚的致密的氧化鋅做為電極；第三步:在導(dǎo)電襯底上制備氧化鋁電子傳輸層；第四步:在電子傳輸層上涂錫鈣鈦溶液；第五步:在手套箱內(nèi)，將事先配制好的spiro-OMe TAD溶液用甩膠機旋涂到吸收層表面，控制厚度在lOOnm，80°C環(huán)境烘干；第六步:在真空度達lxlO_3Pa，通過控制蒸發(fā)金屬的量，在真空蒸發(fā)鍍膜儀中，噴涂100-120納米厚度的銀。
[0010]所述第三步的在導(dǎo)電襯底上制備氧化鋁電子傳輸層的方法為:將0.05mol/L-0.15mol/L 1_3納米的氧化鋁乙醇溶液攪拌三十分鐘，再把配好的溶液用甩膠機均勻的旋涂在導(dǎo)電玻璃上，膜厚1.5nm,在340-360°C退火25-35分種。
[0011]所述第四步在電子傳輸層上涂錫鈣鈦溶液的方法為:將錫鈣鈦礦熔解在二甲基甲酰胺里，攪拌16-18小時，再把配好的溶液用甩膠機均勻的旋涂在經(jīng)過退火的電子傳輸層上，再將甩好的錫鈦礦吸光層在氮氣保護套內(nèi)，在100°C下，退火40-50分鐘。
[0012]3、有益效果:
本發(fā)明的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的柔性太陽能電池及其制造方式，采用氧化鋁做電子傳輸層，以錫鈦礦結(jié)構(gòu)做吸收層，該結(jié)構(gòu)的特點為:電子傳輸層在150°C下操作即可完成，同時減少了鉛的使用。
【附圖說明】
[0013]圖1本發(fā)明的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，一種錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池，從下到上依次為導(dǎo)電襯底、陽極、電子傳輸層、吸收層、空穴傳輸層、銀，其中電子傳輸層為納米氧化鋁薄膜，吸收層為錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸收層。
[0015]所述陽極為氧化鋅。
[0016]錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸收層厚度為300-500納米，優(yōu)選350納米。
[0017]銀層的厚度為100-120納米，優(yōu)選120納米。
[0018]電子和空穴在氧化鋁與錫鈣鈦礦形成的平面異質(zhì)結(jié)分離，電子進入T12,空穴進入空穴傳輸層材料(HTM)，由此形成光生電流。
[0019]一種環(huán)保型錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的柔性太陽能電池的制造方法:
在作為第一電極的透明襯底上利用原子沉積制備一層氧化鋁作為電子傳輸層，錫鈣鈦結(jié)構(gòu)吸光層疊于電子傳輸層上，空虛傳輸層層疊于錫I丐鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層之上，對電極層疊于空穴傳輸層之上，即得到基于納米氧化鋁電子傳輸層的錫鈣鈦礦電池，具體步驟如下:第一步:將導(dǎo)電襯底FTO采用半導(dǎo)體工藝清洗，用氮氣吹干；第二步:在導(dǎo)電襯底上，用原子層沉積技術(shù)生長20-30納米厚的致密的氧化鋅做為電極；第三步:在導(dǎo)電襯底上制備氧化鋁電子傳輸層；第四步:在電子傳輸層上涂錫鈣鈦溶液；第五步:在手套箱內(nèi)，將事先配制好的spiro-OMe TAD溶液用甩膠機旋涂到吸收層表面，控制厚度在lOOnm，80°C環(huán)境烘干；第六步:在真空度達lxlO_3Pa，通過控制蒸發(fā)金屬的量，在真空蒸發(fā)鍍膜儀中，噴涂100-120納米厚度的銀。
[0020]所述第三步的在導(dǎo)電襯底上制備氧化鋁電子傳輸層的方法為:將0.05mol/L-0.15mol/L 1_3納米的氧化鋁乙醇溶液攪拌三十分鐘，再把配好的溶液用甩膠機均勻的旋涂在導(dǎo)電玻璃上，膜厚1.5nm,在340-360°C退火25-35分種。
[0021]所述第四步在電子傳輸層上涂錫鈣鈦溶液的方法為:將錫鈣鈦礦熔解在二甲基甲酰胺里，攪拌16-18小時，再把配好的溶液用甩膠機均勻的旋涂在經(jīng)過退火的電子傳輸層上，再將甩好的錫鈦礦吸光層在氮氣保護套內(nèi)，在100°C下，退火40-50分鐘。
[0022]實施例1
第一步:將導(dǎo)電襯底FTO采用半導(dǎo)體工藝清洗，用氮氣吹干；
第二步:在導(dǎo)電襯底上，用原子層沉積技術(shù)生長20-30納米厚的致密的氧化鋅做為電極；
第三步:在第二步的基礎(chǔ)上制備氧化鋁電子傳輸層:
將0.15mol/L的2納米的氧化鋁乙醇溶液攪拌三十分鐘，再把配好的溶液用甩膠機均勻的旋涂在導(dǎo)電襯底上，膜厚1.5nm,在150°C左右退火三十分鐘；
第四步:在電子傳輸層上涂錫鈣鈦溶液:
將錫鈣鈦礦熔解在二甲基甲酰胺里，攪拌18小時，再把配好的溶液用甩膠機均勻的旋涂在經(jīng)過退火的電子傳輸層上(膜厚350納米)，再將甩好的錫鈦礦吸光層在氮氣保護套內(nèi)，在100°C下，退火45分鐘；
第五步:空穴層的制備:
在手套箱內(nèi)，采用溶膠凝膠技術(shù)將事先配制好的spiro-OMe TAD溶液(溶液濃度為
0.05mol/l)用甩膠機旋涂到吸收層表面，控制厚度在lOOnm，80°C環(huán)境烘干；
第六步:在真空度達lxlO_3Pa，通過控制蒸發(fā)金屬的量，在真空蒸發(fā)鍍膜儀中，噴涂120納米厚度的銀。
[0023]由此生產(chǎn)的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率可達到13-14%。
[0024]傳統(tǒng)電子傳輸層為氧化鈦,氧化鈦需在500°C溫度下操作,而氧化鋁在150°C下即可使用，這樣在柔性材料下就可生產(chǎn)，大大增加了它的使用范圍。例如:汽車玻璃貼紙，柔性太陽能電池板等。
[0025]本發(fā)明所生產(chǎn)的電池，可以安裝在比如汽車車頂、塑料蔬菜大棚等不能用剛性材料的發(fā)電裝置上；以及用于幕墻上，利用幕墻發(fā)電，供建筑物內(nèi)用電或取暖。
[0026]雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發(fā)明的，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，自當(dāng)可作各種變化或潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求保護范圍所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的柔性太陽能電池，其特征在于:從下到上依次為導(dǎo)電襯底、陽極、電子傳輸層、吸收層、空穴傳輸層、銀，其中電子傳輸層為納米氧化鋁薄膜，吸收層為錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸收層。
2.如權(quán)利要求1所述的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池，其特征在于:所述陽極為氧化鋅。
3.如權(quán)利要求1或2所述的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池，其特征在于:錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的電子傳輸層為氧化鋁薄膜，膜厚1.5納米。
4.如權(quán)利要求3所述的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池，其特征在于:錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸收層厚度為350納米。
5.如權(quán)利要求1或2所述的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池，其特征在于:銀層的厚度為100-120納米。
6.如權(quán)利要求5所述的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池，其特征在于:銀層的厚度為120納米。
7.—種錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池的制作方法:其特征在于:由以下步驟制作而成，第一步:將導(dǎo)電襯底FTO采用半導(dǎo)體工藝清洗，用氮氣吹干；第二步:在導(dǎo)電襯底上，用原子層沉積技術(shù)生長20-30納米厚的致密的氧化鋅做為電極；第三步:在導(dǎo)電襯底上制備氧化鋁電子傳輸層；第四步:在電子傳輸層上涂錫鈣鈦溶液；第五步:在手套箱內(nèi)，將事先配制好的spiro-OMe TAD溶液用甩膠機旋涂到吸收層表面，控制厚度在lOOnm，80°C環(huán)境烘干；第六步:在真空度達lxlO_3Pa，通過控制蒸發(fā)金屬的量，在真空蒸發(fā)鍍膜儀中，噴涂100-120納米厚度的銀。
8.如權(quán)利要求7所述的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池的制作方法，其特征在于:所述第三步的在導(dǎo)電襯底上制備氧化鋁電子傳輸層的方法為:將0.05mol/L-0.15mol/L 1-3納米的氧化鋁乙醇溶液攪拌三十分鐘，再把配好的溶液用甩膠機均勻的旋涂在導(dǎo)電玻璃上，膜厚1.5nm,在340-360°C退火25-35分種。
9.如權(quán)利要求7所述的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池的制作方法，其特征在于:所述第四步在電子傳輸層上涂錫鈣鈦溶液的方法為:將錫鈣鈦礦熔解在二甲基甲酰胺里，攪拌16-18小時，再把配好的溶液用甩膠機均勻的旋涂在經(jīng)過退火的電子傳輸層上，再將甩好的錫鈦礦吸光層在氮氣保護套內(nèi)，在100°C下，退火40-50分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明涉及太陽能電池以及制作方法?，F(xiàn)有的鈣鈦礦電池，制作工藝對需要高溫，限制了電池在柔性襯底的使用，同時效率低，而且鈣鈦礦電池要使用鉛，鉛對人體以及環(huán)境有很大的危害。本發(fā)明提供了一種錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池，從下到上依次為導(dǎo)電襯底、陽極、電子傳輸層、吸收層、空穴傳輸層、銀，其中電子傳輸層為納米氧化鋁薄膜，吸收層為錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸收層。并提供了錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)柔性太陽能電池的制作方法。本發(fā)明的錫鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的柔性太陽能電池及其制造方式，采用納米氧化鋁做電子傳輸層，以錫鈦礦結(jié)構(gòu)做吸收層，該結(jié)構(gòu)的特點為：電子傳輸層在150℃下操作即可完成，同時減少了鉛的使用。
【IPC分類】H01L51-44, H01L51-48, H01L51-42, H01L51-46
【公開號】CN104810479
【申請?zhí)枴緾N201410824816
【發(fā)明人】丁德平, 劉良宏, 紀(jì)春華
【申請人】鎮(zhèn)江市雙利光電科技有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2014年12月27日