一種基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備方法，屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域。包括：具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底、設(shè)置在所述柔性襯底上的氧化鎢電子提取層、設(shè)置在所述氧化鎢電子提取層上的有機(jī)?無(wú)機(jī)鈣鈦礦層、設(shè)置在所述有機(jī)?無(wú)機(jī)鈣鈦礦層上的空穴傳輸層以及設(shè)置在所述空穴傳輸層之上的金屬背電極層。本發(fā)明采用氧化鎢作為電子提取層，不僅導(dǎo)電性能好、電池性能優(yōu)、整體穩(wěn)定性強(qiáng)，而且采用所述基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之制備方法操作簡(jiǎn)單，減少了電池的制備時(shí)間和能源消耗，更加突顯出這一綠色能源的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
【專利說(shuō)明】
-種基于氧化鉆的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能 電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 巧鐵礦太陽(yáng)能電池 (Perovskite solar cells ,PSCs)是一種高效、低成本的新型 有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜太陽(yáng)能電池。它主要由透明導(dǎo)電基板(FT0或IT0)、電子提取層（例如 Ti〇2)、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合巧鐵礦(ABX3，A=C也畑3，N也CH=畑2，B = Pb，Sn，X = I，Br，C1)、空穴傳 輸層和金屬背電極組成，其基本原理是:巧鐵礦材料受光照射，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，電子快速 傳輸?shù)诫娮犹崛又?，傳遞到導(dǎo)電基板，空穴由空穴傳輸材料收集，再傳遞到金屬電極，如 此構(gòu)成電池。
[0003] 在電子傳輸過(guò)程中，電子提取層化lectron Selected layers,E化S)起著提取和 傳輸電子的作用，電子提取材料的物理化學(xué)性質(zhì)對(duì)電池中電子的收集、傳輸和復(fù)合行為有 直接的影響進(jìn)而影響PSCs的光電性能。合適的價(jià)帶位置，優(yōu)異的電子傳輸能力，穩(wěn)定的物理 化學(xué)性質(zhì)是電子提取層需要滿足的Ξ個(gè)必要條件。
[0004] 通常條件下制備無(wú)機(jī)ESLs都需要高溫退火來(lái)提高薄膜的結(jié)晶性，并除去前驅(qū)體中 的有機(jī)成分進(jìn)而提高電子傳輸能力。然而，運(yùn)種方法大大的增加了電池制備的時(shí)間和成本， 同時(shí)限制了 PSCs在柔性塑料基底中的發(fā)展。開(kāi)展適用柔性塑料基板的低溫ESLs的研究有重 要意義。
[0005] 目前研究者開(kāi)發(fā)了大量物理方法來(lái)制備低溫ESLs,李燦院±課題組化nergy& 化vironmen化1 Science，2015，8，3208-3214.)采用磁控瓣射的方法在柔性口 0-PET的表面 制備一層無(wú)定形的Ti化薄膜，該薄膜表現(xiàn)出較低的電荷傳輸電阻和較好的電子提取能力， 基于該材料的PSCs效率高達(dá)15.07%。低溫制備ESLs在Ti化體系下取得了很好的成果，但是 低溫結(jié)晶困難一直是Ti化ESLs很難解決的一個(gè)問(wèn)題，而且Ti化本身的電子遷移率低也是制 約其器件性能的一個(gè)關(guān)鍵因素。因此，許多具有高電子遷移率的類Ti化半導(dǎo)體材料逐漸被 人們開(kāi)發(fā)來(lái)制備低溫ESLs。在PSC發(fā)展初期，ZnO(化Uire地〇如111。3,2014,8，133-138.)納 米粒子被用來(lái)制備ESLs，在剛性口0基板取得了 10 % W上的效率。
[0006] 在PSCs領(lǐng)域，低溫E化的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。然而，在現(xiàn)階段，鑒于無(wú)機(jī)材 料(特別是Ti化)在低溫條件下結(jié)晶困難的特點(diǎn)，無(wú)論是對(duì)于Ti化材料還是類Ti化材料，先采 用特定的工藝制備出結(jié)晶的納米粒子，之后制備成溶膠旋涂成膜的兩步法（即納米粒子^ 溶膠)是目前最常見(jiàn)的低溫ESLs制備方式。但是，該類工藝中納米粒子的制備所需的工藝較 為復(fù)雜，大部分是需要在高溫條件下進(jìn)行的溶劑熱反應(yīng)。而得到的ESLs中納米粒子之間僅 有的弱相互作用也會(huì)限制致密層的電子傳輸能力。因此，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單工藝制備ESLs,優(yōu)選易于 低溫結(jié)晶，兼顧具有合適的價(jià)帶、良好的穩(wěn)定性和高電子傳輸能力的材料在PSCs研究中具 有重要的意義。
[0007] 故針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本案設(shè)計(jì)人憑借從事此行業(yè)多年的經(jīng)驗(yàn)，積極研究 改良，于是有了本發(fā)明一種基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池及其制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，鑒于無(wú)機(jī)材料(特別是Ti化)在低溫條件下結(jié)晶困難、 制備所需的工藝較為復(fù)雜，W及得到的ESLs中納米粒子之間僅有的弱相互作用也會(huì)限制致 密層的電子傳輸能力等缺陷提供一種基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池。
[0009] 本發(fā)明之第二目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中，鑒于無(wú)機(jī)材料(特別是Ti02)在低溫條件下 結(jié)晶困難、制備所需的工藝較為復(fù)雜，W及得到的ESLs中納米粒子之間僅有的弱相互作用 也會(huì)限制致密層的電子傳輸能力等缺陷提供一種基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池的 制備方法。
[0010] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之目的，本發(fā)明提供一種基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池，所 述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池，包括:具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底、設(shè)置在所述 柔性襯底上的氧化鶴電子提取層、設(shè)置在所述氧化鶴電子提取層之異于所述柔性襯底一側(cè) 的有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層、設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層之異于所述氧化鶴電子提取層一側(cè) 的空穴傳輸層，W及設(shè)置在所述空穴傳輸層之異于所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層一側(cè)的金屬背 電極層。
[0011] 可選地，所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池之柔性襯底為IT0-PEN塑料導(dǎo) 電基板。
[0012] 可選地，所述金屬背電極層為金屬銀層。
[0013] 為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明之第二目的，本發(fā)明提供一種基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池 之制備方法，所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池之制備方法包括：
[0014] 執(zhí)行步驟S1:提供具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底；
[0015] 執(zhí)行步驟S2:制備氧化鶴電子提取層，并將所述氧化鶴電子提取層涂覆在所述柔 性襯底上，W在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行烘干、冷卻，及紫外臭氧處理；
[0016] 執(zhí)行步驟S3:將巧鐵礦溶液設(shè)置在所述氧化鶴電子提取層上并進(jìn)行旋涂，經(jīng)過(guò)靜 置、加熱、冷卻后獲得有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層；
[0017] 執(zhí)行步驟S4:將空穴傳輸層溶液設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層上并進(jìn)行旋涂，獲 得空穴傳輸層；
[0018] 執(zhí)行步驟S5:通過(guò)真空蒸鍛的方式在所述空穴傳輸層上設(shè)置金屬背電極層，W獲 得所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池。
[0019] 可選地，所述具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底的制備方法，進(jìn)一步包括：
[0020] 執(zhí)行步驟S11:采用聚酷亞胺膠帶將所述柔性襯底之保護(hù)區(qū)域覆蓋；
[0021] 執(zhí)行步驟S12:將Zn粉均勻涂布于待刻蝕的柔性襯底之表面，并在所述化粉上施加 HC1溶液，W進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；
[0022] 執(zhí)行步驟S13:待所述化學(xué)反應(yīng)結(jié)束，對(duì)所述柔性襯底之表面進(jìn)行清潔，隨后經(jīng)過(guò) 乙醇超聲洗涂，并臭氧處理30min備用。
[0023] 可選地，所述氧化鶴電子提取層的制備，進(jìn)一步包括：
[0024] 執(zhí)行步驟S21:前驅(qū)體溶液的配置，具體包括:首先，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取五乙 醇鶴，并加入到有機(jī)醇溶液中；然后，在磁轉(zhuǎn)子作用下，室溫?cái)埌杌瑪埌杷俾蕿?00RPM;最 后，攬拌后經(jīng)ο. 22WI1的微孔濾膜過(guò)濾備用；
[0025] 執(zhí)行步驟S22:旋涂，具體包括:首先，在空氣氣氛下中，用移液槍移取80化上述前 驅(qū)體溶液，并設(shè)置在所述柔性襯底之表面;然后，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)約為3000RPM，30s; 最后，旋涂后在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行烘干，加熱預(yù)設(shè)時(shí)間后冷卻至室溫，并經(jīng)紫外臭氧處理 15min。
[0026] 可選地，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層的制備，進(jìn)一步包括：
[0027] 執(zhí)行步驟S31:合成艦甲錠，具體包括:首先，在空氣氣氛下，將57wt. %氨艦酸水溶 液緩慢滴加到等摩爾的33wt. %甲胺的無(wú)水乙醇溶液中，在(TC條件下攬拌化，反應(yīng)結(jié)束后， 50°C旋蒸除去溶劑得到艦甲胺粗產(chǎn)品;然后，將艦甲胺粗產(chǎn)品溶于無(wú)水甲醇中，并向其中加 入無(wú)水乙酸直至其不再產(chǎn)生白色沉淀為止，過(guò)濾得到白色固體;最后，重結(jié)晶重復(fù)Ξ次，最 終得到的白色固體在真空烘箱中60°C烘干2地，制得艦甲胺，避光保存；
[00%]執(zhí)行步驟S32:制備有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層，具體包括:首先，在空氣氣氛下，將無(wú)水氯 化鉛和艦甲胺W摩爾比1:3溶于DMF中，氯化鉛的濃度為204mg/mL，每毫升溶液中加入80化 的4-叔下基化晚作為添加劑，70°C加熱攬拌直至固體完全溶解，用0.22皿的有機(jī)濾膜過(guò)濾 后得到純凈的艦氯復(fù)合巧鐵礦前驅(qū)體溶液;然后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將巧鐵礦溶液設(shè)置在所述 氧化鶴電子提取層上進(jìn)行旋涂，旋涂完畢靜置五分鐘，轉(zhuǎn)移到l〇〇°C的真空烘箱上，加熱 45min;最后，加熱完畢冷卻至室溫，即得有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層。
[0029] 可選地，所述空穴傳輸層的制備，進(jìn)一步包括：首先，在空氣氣氛下，配制濃度為 72.3mg/mL的空穴傳輸層的氯苯溶液，加入Ξ種添加劑:分別為520mg/mL裡鹽的乙臘溶液、 4-叔下基化晚和300mg/mL鉆鹽的乙臘溶液，Ξ者的體積比為11:18:12,室溫下攬拌化，既得 空穴傳輸層溶液;然后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將空穴傳輸層溶液設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層 上;最后，進(jìn)行旋涂，即得空穴傳輸層。
[0030] 可選地，所述金屬背電極的制備，進(jìn)一步包括:將已制備氧化鶴電子提取層、有機(jī)- 無(wú)機(jī)復(fù)合巧鐵礦層，W及空穴傳輸層的柔性襯底設(shè)置在真空蒸鍛儀中，在氣壓小于l(T3Pa 時(shí)，將金屬銀加熱沉積到空穴傳輸層上，即獲得基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池。
[0031] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用氧化鶴作為電子提取層，不僅導(dǎo)電性能好、電池性 能優(yōu)、整體穩(wěn)定性強(qiáng)，而且采用所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池之制備方法操作 簡(jiǎn)單，減少了電池的制備時(shí)間和能源消耗，更加突顯出運(yùn)一綠色能源的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 圖1所示為基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池的制備方法流程圖。
[0033] 圖2(a)~圖2(b)所示為不同分辨率下的氧化鶴薄膜之掃描電鏡圖片。
[0034] 圖3所示為第一實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池 I-V曲線。
[0035] 圖4所示為第二實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池 I-V曲線。
[0036] 圖5所示為第Ξ實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池 I-V曲線。
[0037] 圖6所示為第四實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池 I-V曲線。
[0038] 圖7所示為第五實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池 I-V曲線。
[0039] 圖8所示為第六實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池 I-V曲線。
[0040] 圖9所示為第屯實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池 I-V曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0041] W下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0042] 請(qǐng)參閱圖1、圖2(a)~圖2(b)，圖1所示為本發(fā)明基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能 電池的制備方法流程圖。圖2(a)~圖2(b)所示為不同分辨率下的氧化鶴薄膜之掃描電鏡圖 片。所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池的制備方法，包括：
[0043] 執(zhí)行步驟S1:提供具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底；
[0044] 執(zhí)行步驟S2:制備氧化鶴電子提取層，并將所述氧化鶴電子提取層涂覆在所述柔 性襯底上，W在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行烘干、冷卻，及紫外臭氧處理；
[0045] 執(zhí)行步驟S3:將巧鐵礦溶液設(shè)置在所述氧化鶴電子提取層上并進(jìn)行旋涂，經(jīng)過(guò)靜 置、加熱、冷卻后獲得有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層；
[0046] 執(zhí)行步驟S4:將空穴傳輸層溶液設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層上并進(jìn)行旋涂，獲 得空穴傳輸層；
[0047] 執(zhí)行步驟S5:通過(guò)真空蒸鍛的方式在所述空穴傳輸層上設(shè)置金屬背電極層，W獲 得所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池。
[0048] 目P，本發(fā)明所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池，包括:具有預(yù)設(shè)電路布置的 柔性襯底、設(shè)置在所述柔性襯底上的氧化鶴電子提取層、設(shè)置在所述氧化鶴電子提取層之 異于所述柔性襯底一側(cè)的有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層、設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層之異于所述 氧化鶴電子提取層一側(cè)的空穴傳輸層，W及設(shè)置在所述空穴傳輸層之異于所述有機(jī)-無(wú)機(jī) 巧鐵礦層一側(cè)的金屬背電極層。
[0049] 為了更直觀的掲露本發(fā)明之技術(shù)方案，凸顯本發(fā)明之有益效果，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施 方式，對(duì)本發(fā)明基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)、工作W及光電特性等進(jìn)行闡 述。在【具體實(shí)施方式】中，所列舉之參數(shù)、材料類型等僅為列舉，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案 的限制。作為具體的實(shí)施方式，非限制性地，所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池之柔 性襯底為IT0-PEN塑料導(dǎo)電基板，所述金屬背電極層為金屬銀層。
[0050] 作為具體的實(shí)施方式，在步驟S1中，提供具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底，所述具有 預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底的制備方法，進(jìn)一步包括：
[0051] 執(zhí)行步驟S11:采用聚酷亞胺膠帶將所述柔性襯底之保護(hù)區(qū)域覆蓋;其中，所述柔 性襯底之保護(hù)區(qū)域?yàn)榉请娐窋嚅_(kāi)區(qū)域。
[0052] 執(zhí)行步驟S12:將Zn粉均勻涂布于待刻蝕的柔性襯底之表面，并在所述化粉上施加 HC1溶液，W進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)；
[0053] 執(zhí)行步驟S13:待所述化學(xué)反應(yīng)結(jié)束，對(duì)所述柔性襯底之表面進(jìn)行清潔，隨后經(jīng)過(guò) 乙醇超聲洗涂，并臭氧處理30min備用。
[0054] 在步驟S2中，所述氧化鶴電子提取層的制備，進(jìn)一步包括：
[0055] 執(zhí)行步驟S21:前驅(qū)體溶液的配置，具體包括:首先，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取五乙 醇鶴，并加入到有機(jī)醇溶液中；然后，在磁轉(zhuǎn)子作用下，室溫?cái)埌杌?，攬拌速率?00RPM;最 后，攬拌后經(jīng)0.22WI1的微孔濾膜過(guò)濾備用。
[0056] 執(zhí)行步驟S22:旋涂，具體包括:首先，在空氣氣氛下中，用移液槍移取80化上述前 驅(qū)體溶液，并設(shè)置在所述柔性襯底之表面;然后，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)約為3000RPM，30s; 最后，旋涂后在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行烘干，加熱預(yù)設(shè)時(shí)間后冷卻至室溫，并經(jīng)紫外臭氧處理 15min〇
[0057] 在步驟S3中，所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層的制備，進(jìn)一步包括：
[0058] 執(zhí)行步驟S31:合成艦甲錠，具體包括:首先，在空氣氣氛下，將57wt. %氨艦酸水溶 液緩慢滴加到等摩爾的33wt. %甲胺的無(wú)水乙醇溶液中，在(TC條件下攬拌化，反應(yīng)結(jié)束后， 50°C旋蒸除去溶劑得到艦甲胺粗產(chǎn)品;然后，將艦甲胺粗產(chǎn)品溶于無(wú)水甲醇中，并向其中加 入無(wú)水乙酸直至其不再產(chǎn)生白色沉淀為止，過(guò)濾得到白色固體;最后，重結(jié)晶重復(fù)Ξ次，最 終得到的白色固體在真空烘箱中60°C烘干2地，制得艦甲胺，避光保存；
[0059] 執(zhí)行步驟S32:制備有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層，具體包括:首先，在空氣氣氛下，將無(wú)水氯 化鉛和艦甲胺W摩爾比1::3溶于DMF中，氯化鉛的濃度為204mg/mL，每毫升溶液中加入80化 的4-叔下基化晚作為添加劑，70°C加熱攬拌直至固體完全溶解，用0.22皿的有機(jī)濾膜過(guò)濾 后得到純凈的艦氯復(fù)合巧鐵礦前驅(qū)體溶液;然后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將巧鐵礦溶液設(shè)置在所述 氧化鶴電子提取層上進(jìn)行旋涂，旋涂完畢靜置五分鐘，轉(zhuǎn)移到l〇〇°C的真空烘箱上，加熱 45min;最后，加熱完畢冷卻至室溫，即得有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層；
[0060] 在步驟S4中，所述空穴傳輸層的制備，進(jìn)一步包括:首先，在空氣氣氛下，配制濃度 為72.3mg/mL的Spiro-OMeTAD空穴傳輸層的氯苯溶液，加入Ξ種添加劑:分別為520mg/mL裡 鹽的乙臘溶液、4-叔下基化晚和300mg/mL鉆鹽的乙臘溶液，Ξ者的體積比為11:18:12,室溫 下攬拌化，既得Spiro-OMeTAD空穴傳輸層溶液；然后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將Spiro-OMeTAD空穴 傳輸層溶液設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)巧鐵礦層上；最后，進(jìn)行旋涂，即得Spiro-OMeTAD空穴傳 輸層層。
[0061] 在步驟S5中，所述金屬背電極的制備，進(jìn)一步包括:將已制備氧化鶴電子提取層、 有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合巧鐵礦層，W及空穴傳輸層的柔性襯底設(shè)置在真空蒸鍛儀中，在氣壓小于 10-3化時(shí)，將金屬銀加熱沉積到空穴傳輸層上，即獲得本發(fā)明基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng) 能電池。
[0062] 實(shí)施例一
[0063] 請(qǐng)參閱圖3,并結(jié)合參閱圖1，圖3所示為第一實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦 太陽(yáng)能電池 I-V曲線。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取50mg五乙醇鶴，加入1ml乙醇，加入磁子，劇烈 攬拌化，攬拌速率為500RPM。攬拌之后經(jīng)0.22皿的微孔濾膜過(guò)濾。用移液槍移取80uL該溶液 滴加到干凈的IT0-陽(yáng)N基板上，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)為3000RPM，30s。旋涂之后在室溫下靜 置，時(shí)間為2地。之后制備其他層材料，進(jìn)行器件組裝并測(cè)試光電性能。在AM1.5，100mW cnf2 光照下用KEITOLEY 2400測(cè)試電池的I -V性能曲線，得到電池的短路電流密度為21.19mA cnf2,開(kāi)路電壓為0.88V，填充因子為0.71，光電轉(zhuǎn)換效率為13.14%。
[0064] 實(shí)施例二
[0065] 請(qǐng)參閱圖4,并結(jié)合參閱圖1，圖4所示為第二實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦 太陽(yáng)能電池 I-V曲線。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取50mg五乙醇鶴，加入1ml乙醇，加入磁子，劇烈 攬拌化，攬拌速率為500RPM。攬拌之后經(jīng)0.22皿的微孔濾膜過(guò)濾。用移液槍移取80uL該溶液 滴加到干凈的I TO-陽(yáng)N基板上，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)為3000RPM，30s。旋涂之后轉(zhuǎn)移到烘箱 之中12(TC加熱，加熱時(shí)間為化。之后制備其他層材料，進(jìn)行器件組裝并測(cè)試光電性能。在 AM1.5, lOOmW cnf2光照下用KEITOLEY 2400來(lái)測(cè)試電池的I-V性能曲線，得到電池的短路電 流密度為22.31mA cnf2,開(kāi)路電壓為0.88V，填充因子為0.75,光電轉(zhuǎn)換效率為14.59%。
[0066] 實(shí)施例S
[0067] 請(qǐng)參閱圖4,并結(jié)合參閱圖1，圖4所示為第Ξ實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦 太陽(yáng)能電池 I-V曲線。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取50mg五乙醇鶴，加入1ml丙醇，加入磁子，劇烈 攬拌化，攬拌速率為500RPM。攬拌之后經(jīng)0.22皿的微孔濾膜過(guò)濾。用移液槍移取80uL該溶液 滴加到干凈的I TO-陽(yáng)N基板上，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)為3000RPM，30s。旋涂之后轉(zhuǎn)移到烘箱 之中12(TC加熱，加熱時(shí)間為化。之后制備其他層材料，進(jìn)行器件組裝并測(cè)試光電性能。在 AM1.5, lOOmW cnf2光照下用KEITOLEY 2400來(lái)測(cè)試電池的I-V性能曲線，得到電池的短路電 流密度為22.25mA cnf2，開(kāi)路電壓為0.87V，填充因子為0.52，光電轉(zhuǎn)換效率為10.08%。
[006引實(shí)施例四
[0069] 請(qǐng)參閱圖5,并結(jié)合參閱圖1，圖5所示為第四實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦 太陽(yáng)能電池 I-V曲線。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取50mg五乙醇鶴，加入1ml異丙醇，加入磁子，劇 烈攬拌化，攬拌速率為500RPM。攬拌之后經(jīng)0.22皿的微孔濾膜過(guò)濾。用移液槍移取80uL該溶 液滴加到干凈的IT0-PEN基板上，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)為3000RPM，30s。旋涂之后轉(zhuǎn)移到烘 箱之中12(TC加熱，加熱時(shí)間為化。之后制備其他層材料，進(jìn)行器件組裝并測(cè)試光電性能。在 AM1.5, lOOmW cnf2光照下用KEITOLEY 2400來(lái)測(cè)試電池的I-V性能曲線，得到電池的短路電 流密度為19.27mA cnf2,開(kāi)路電壓為0.88V，填充因子為0.63，光電轉(zhuǎn)換效率為10.61 %。
[0070] 實(shí)施例五
[0071] 請(qǐng)參閱圖6,并結(jié)合參閱圖1，圖6所示為第五實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦 太陽(yáng)能電池 I-V曲線。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取50mg五乙醇鶴，加入1ml下醇，加入磁子，劇烈 攬拌化，攬拌速率為500RPM。攬拌之后經(jīng)0.22皿的微孔濾膜過(guò)濾。用移液槍移取80uL該溶液 滴加到干凈的I TO-陽(yáng)N基板上，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)為3000RPM，30s。旋涂之后轉(zhuǎn)移到烘箱 之中12(TC加熱，加熱時(shí)間為化。之后制備其他層材料，進(jìn)行器件組裝并測(cè)試光電性能。在 AM1.5, lOOmW cnf2光照下用KEITOLEY 2400來(lái)測(cè)試電池的I-V性能曲線，得到電池的短路電 流密度為20.47mA cnf2，開(kāi)路電壓為0.88V，填充因子為0.47，光電轉(zhuǎn)換效率為8.42%。
[0072] 實(shí)施例六
[0073] 請(qǐng)參閱圖7,并結(jié)合參閱圖1，圖7所示為第六實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦 太陽(yáng)能電池 I-V曲線。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取50mg五乙醇鶴，加入1ml乙醇，加入磁子，劇烈 攬拌化，攬拌速率為500RPM。攬拌之后經(jīng)0.22皿的微孔濾膜過(guò)濾。用移液槍移取80uL該溶液 滴加到干凈的IT0-陽(yáng)N基板上，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)為6000RPM，30s。旋涂之后轉(zhuǎn)移到烘箱 之中12(TC加熱，加熱時(shí)間為化。之后制備其他層材料，進(jìn)行器件組裝并測(cè)試光電性能。在 AM1.5, lOOmW cnf2光照下用KEITOLEY 2400來(lái)測(cè)試電池的I-V性能曲線，得到電池的短路電 流密度為21.62mA cnf2,開(kāi)路電壓為0.90V，填充因子為0.76,光電轉(zhuǎn)換效率為14.73%。
[0074] 實(shí)施例屯
[0075] 請(qǐng)參閱圖8,并結(jié)合參閱圖1，圖8所示為第屯實(shí)施方式之基于氧化鶴的柔性巧鐵礦 太陽(yáng)能電池 I-V曲線。在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取50mg五乙醇鶴，加入1ml甲醇，加入磁子，劇烈 攬拌化，攬拌速率為500RPM。攬拌之后經(jīng)0.22皿的微孔濾膜過(guò)濾。用移液槍移取80uL該溶液 滴加到干凈的I TO-陽(yáng)N基板上，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)為3000RPM，30s。旋涂之后轉(zhuǎn)移到烘箱 之中12(TC加熱，加熱時(shí)間為化。之后制備其他層材料，進(jìn)行器件組裝并測(cè)試光電性能。在 AMI.5, lOOmW cnf2光照下用KEITOLEY 2400來(lái)測(cè)試電池的I-V性能曲線，得到電池的短路電 流密度為22.20mA cnf2,開(kāi)路電壓為0.88V，填充因子為0.62,光電轉(zhuǎn)換效率為12.13%。
[0076] 綜上所述，本發(fā)明采用氧化鶴作為電子提取層，不僅導(dǎo)電性能好、電池性能優(yōu)、整 體穩(wěn)定性強(qiáng)，而且采用所述基于氧化鶴的柔性巧鐵礦太陽(yáng)能電池之制備方法操作簡(jiǎn)單，減 少了電池的制備時(shí)間和能源消耗，更加突顯出運(yùn)一綠色能源的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
[0077] 表一實(shí)施例一~實(shí)施例屯的光電性能列表
[007引
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，該柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 包括具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底、設(shè)置在所述柔性襯底上的氧化鎢電子提取層、設(shè)置在 所述氧化鎢電子提取層上的有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦層、設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦層上的空穴 傳輸層以及設(shè)置在所述空穴傳輸層上的金屬背電極層。2. 如權(quán)利要求1所述的基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述的柔性 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之柔性襯底為ITO-PEN塑料導(dǎo)電基板。3. 如權(quán)利要求1或2所述的基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述的 金屬背電極層為金屬銀層。4. 一種權(quán)利要求1所述基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之制備方法，包括： 執(zhí)行步驟S1:提供具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底； 執(zhí)行步驟S2:制備氧化鎢電子提取層，并將所述氧化鎢電子提取層涂覆在所述柔性襯 底上，以在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行烘干、冷卻及紫外臭氧處理； 執(zhí)行步驟S3:將鈣鈦礦溶液設(shè)置在所述氧化鎢電子提取層上并進(jìn)行旋涂，經(jīng)過(guò)靜置、加 熱、冷卻后獲得有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦層； 執(zhí)行步驟S4:將空穴傳輸層溶液設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦層上并進(jìn)行旋涂，獲得空 穴傳輸層； 執(zhí)行步驟S5:通過(guò)真空蒸鍍的方式在所述空穴傳輸層上設(shè)置金屬背電極層，以獲得所 述基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。5. 如權(quán)利要求4所述基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之制備方法，其特征在于，所 述具有預(yù)設(shè)電路布置的柔性襯底的制備方法，進(jìn)一步包括： 執(zhí)行步驟S11:采用聚酰亞胺膠帶將所述柔性襯底之保護(hù)區(qū)域覆蓋； 執(zhí)行步驟S12:將Zn粉均勻涂布于待刻蝕的柔性襯底之表面，并在所述Zn粉上施加 HC1 溶液，以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)； 執(zhí)行步驟S13:待所述化學(xué)反應(yīng)結(jié)束，對(duì)所述柔性襯底之表面進(jìn)行清潔，隨后經(jīng)過(guò)乙醇 超聲洗滌，并臭氧處理30min備用。6. 如權(quán)利要求4所述基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之制備方法，其特征在于，所 述氧化鎢電子提取層的制備，進(jìn)一步包括： 執(zhí)行步驟S21:前驅(qū)體溶液的配置，具體包括:首先，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下，稱取五乙醇鎢， 并加入到有機(jī)醇溶液中；然后，在磁轉(zhuǎn)子作用下，室溫?cái)嚢?h，攪拌速率為500RPM;最后，攪 拌后經(jīng)0.22μπι的微孔濾膜過(guò)濾備用； 執(zhí)行步驟S22:旋涂，具體包括:首先，在空氣氣氛下中，用移液槍移取80uL上述前驅(qū)體 溶液，并設(shè)置在所述柔性襯底之表面;然后，進(jìn)行旋涂，旋涂的參數(shù)約為3000RPM，30s;最后， 旋涂后在預(yù)設(shè)溫度下進(jìn)行烘干，加熱預(yù)設(shè)時(shí)間后冷卻至室溫，并經(jīng)紫外臭氧處理15min。7. 如權(quán)利要求4所述基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之制備方法，其特征在于，所 述有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦層的制備，進(jìn)一步包括： 執(zhí)行步驟S31:合成碘甲銨，具體包括:首先，在空氣氣氛下，將57wt. %氫碘酸水溶液緩 慢滴加到等摩爾的33wt.%甲胺的無(wú)水乙醇溶液中，在0°C條件下攪拌2h，反應(yīng)結(jié)束后，50°C 旋蒸除去溶劑得到碘甲胺粗產(chǎn)品;然后，將碘甲胺粗產(chǎn)品溶于無(wú)水甲醇中，并向其中加入無(wú) 水乙醚直至其不再產(chǎn)生白色沉淀為止，過(guò)濾得到白色固體;最后，重結(jié)晶重復(fù)三次，最終得 到的白色固體在真空烘箱中60°C烘干24h，制得碘甲胺，避光保存； 執(zhí)行步驟S32:制備有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦層，具體包括:首先，在空氣氣氛下，將無(wú)水氯化鉛 和碘甲胺以摩爾比1:3溶于DMF中，氯化鉛的濃度為204mg/mL，每毫升溶液中加入80yL的4-叔丁基吡啶作為添加劑，70°C加熱攪拌直至固體完全溶解，用0.22μπι的有機(jī)濾膜過(guò)濾后得 到純凈的碘氯復(fù)合鈣鈦礦前驅(qū)體溶液;然后，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將鈣鈦礦溶液設(shè)置在所述氧化 鎢電子提取層上進(jìn)行旋涂，旋涂完畢靜置五分鐘，轉(zhuǎn)移到l〇〇°C的真空烘箱上，加熱45min; 最后，加熱完畢冷卻至室溫，即得有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦層。8. 如權(quán)利要求4所述基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之制備方法，其特征在于，所 述空穴傳輸層的制備，進(jìn)一步包括:首先，在空氣氣氛下，配制濃度為72.3mg/mL的空穴傳輸 層的氯苯溶液，加入三種添加劑:分別為520mg/mL鋰鹽的乙腈溶液、4-叔丁基吡啶和300mg/ mL鈷鹽的乙腈溶液，三者的體積比為11:18:12,室溫下攪拌lh，既得空穴傳輸層溶液;然后， 在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將空穴傳輸層溶液設(shè)置在所述有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦層上;最后，進(jìn)行旋涂，即得 空穴傳輸層。9. 如權(quán)利要求4所述基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池之制備方法，其特征在于，所 述金屬背電極的制備，進(jìn)一步包括:將已制備氧化鎢電子提取層、有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合鈣鈦礦層， 以及空穴傳輸層的柔性襯底設(shè)置在真空蒸鍍儀中，在氣壓小于l(T 3Pa時(shí)，將金屬銀加熱沉積 到空穴傳輸層上，即獲得基于氧化鎢的柔性鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
【文檔編號(hào)】H01L51/46GK105870333SQ201610343743
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月21日
【發(fā)明人】馬廷麗, 王開(kāi), 史彥濤, 翁韜
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué), 營(yíng)口奧匹維特新能源科技有限公司