一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能電池，具體涉及一種基于T12/碳纖維三維電子傳輸層的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源不斷被消耗，能源危機(jī)與環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為當(dāng)前世界面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。太陽(yáng)能以其清潔和永久性的優(yōu)勢(shì)日益受到研究者的重視，是極具潛力的新型能源。目如晶娃太陽(yáng)能電池具有$父尚的效率，但是制備成本尚。然而有機(jī)太陽(yáng)能電池成本低，可大面積柔性制造等特點(diǎn)，但是光電轉(zhuǎn)換效率低。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以其快速增長(zhǎng)的效率受到研究者們的重視。2009年的轉(zhuǎn)換效率3.8%,2013年效率為15.7%,2014年效率為19.3，到目前為止效率可達(dá)20%以上。該電池具有著低成本，高效率，也正是人們所需求的太陽(yáng)能電池器件。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由透明導(dǎo)電玻璃，電子傳輸層，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層，空穴傳輸層，對(duì)陰極層組成。目前電子傳輸層跟鈣鈦礦吸收層直接能夠使得能帶更好的匹配，使得電子傳輸更加順暢，電子的傳輸性能提高，對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率提高也會(huì)起到一定的影響。
[0003]鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由透明導(dǎo)電玻璃，電子傳輸層，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層，空穴傳輸層，對(duì)陰極層組成。目前電子傳輸層一般為介孔二氧化鈦，該結(jié)構(gòu)能吸附鈣鈦礦層，但是傳輸能力不強(qiáng)。因此采用一種吸附鈣鈦礦量多和傳輸性能好的電子傳輸層對(duì)于提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率具有重大意義。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其采用碳纖維基底納米陣列二氧化鈦的三維結(jié)構(gòu)具有更大的表面積，能吸附更多的鈣鈦礦吸收層，并且電子在垂直于導(dǎo)電基底的納米陣列二氧化結(jié)構(gòu)中傳輸具有極高的傳輸速率和最低損耗。
[0005]—種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，電池由電池導(dǎo)電連接邊框和五個(gè)分層組成；
[0006]電池導(dǎo)電連接邊框，其材料為導(dǎo)電金屬，通過(guò)連接鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池產(chǎn)生正負(fù)電極；
[0007]分層從下到上依次是導(dǎo)電玻璃、電子傳輸層、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層、空穴傳輸層、對(duì)陰極層；其中第二層電子傳輸層內(nèi)包含兩個(gè)子層。
[0008]優(yōu)選的是，導(dǎo)電玻璃包含透明玻璃和粘貼在所述透明玻璃上的導(dǎo)電薄膜。
[0009]優(yōu)選的是，導(dǎo)電薄膜可選用FTO或ITO膜，導(dǎo)電玻璃I厚度為3 mm?5 mm。
[0010]優(yōu)選的是，作為一種優(yōu)選，電子傳輸層內(nèi)子分層分別為T(mén)1Jl和碳纖維三維結(jié)構(gòu)層。
[0011]優(yōu)選的是，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層厚度為300?500nm。
[0012]優(yōu)選的是，空穴傳輸層為高空穴迀移率和電導(dǎo)率的材料，厚度為100?150nm。
[0013]優(yōu)選的是，對(duì)陰極層其材料為銀，厚度為80?150nm。
[0014]優(yōu)選的是，電池導(dǎo)電連接邊框包裹鈣鈦礦型太陽(yáng)電池兩側(cè)。
[0015]本實(shí)用新型所述的有益效果是，設(shè)計(jì)了一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，本實(shí)用新型采用碳纖維基底納米陣列二氧化鈦的三維結(jié)構(gòu)具有更大的表面積，能吸附更多的鈣鈦礦吸收層，并且電子在垂直于導(dǎo)電基底的納米陣列二氧化結(jié)構(gòu)中傳輸具有極高的傳輸速率和最低損耗。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型所述的一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池主體示意圖。
[0017]圖2為本實(shí)用新型所述的一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的電池導(dǎo)電連接邊框示意圖。
[0018]圖中:導(dǎo)電玻璃1、電子傳輸層2、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層3、空穴傳輸層4、對(duì)陰極層5、電池導(dǎo)電連接邊框6。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，包括:電池導(dǎo)電連接邊框6和邊框內(nèi)的太陽(yáng)能電池分層結(jié)構(gòu)，分層結(jié)構(gòu)方向由下至上，首層為導(dǎo)電玻璃I相接第二層電子傳輸層2，第二層電子傳輸層2相接第三層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層3，第三層鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層3相接第四層空穴傳輸層4，第四層空穴傳輸層4相接第五層對(duì)陰極層5。
[0021]導(dǎo)電玻璃1，導(dǎo)電玻璃包含透明玻璃和粘貼在所述透明玻璃上的導(dǎo)電薄膜。作為一種優(yōu)選導(dǎo)電薄膜可選用FTO或ITO膜，所述導(dǎo)電玻璃I厚度為3?5mm。
[0022]電子傳輸層2，其為基于Ti02/碳纖維三維結(jié)構(gòu)的電子傳輸層，其中碳纖維做基底時(shí)需要進(jìn)行表面處理，主要采用兩種方法，一種是液相氧化法采用一定濃度的硝酸作為腐蝕液，針對(duì)碳纖維表面進(jìn)行氧化處理，通過(guò)調(diào)節(jié)處理時(shí)間、溫度以及腐蝕液濃度控制碳纖維表面氧化程度。另外一種是表面涂層方法，利用TiCl4溶液在碳纖維表面涂覆二氧化鈦晶種層，通過(guò)調(diào)整溶液濃度及時(shí)間等參數(shù)控制涂層厚度；作為一種優(yōu)選，可以將1102納米棒種植在碳纖維基底上，激發(fā)更多電子。
[0023]鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層3，其設(shè)置在電子傳輸層2上，能有效地將不同波長(zhǎng)的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電力，從而顯著提高能效，厚度為300?500nm。
[0024]空穴傳輸層4，其選用具有高空穴迀移率和電導(dǎo)率的材料，作為一種優(yōu)選其材料是碲化鋅或者氧化鉬，厚度為100?150nm。
[0025]對(duì)陰極層5，其作用為將電池中的載流子輸送至外部電路，其材料為銀，厚度為80 ?150nm。
[0026]電池導(dǎo)電連接邊框6，其包裹鈣鈦礦太陽(yáng)能電池兩側(cè)，其通過(guò)邊框內(nèi)壁頂部與底部的凸起將6.1將太陽(yáng)能電池層卡在凹槽6.2內(nèi)，其材料為導(dǎo)電金屬；所述電池導(dǎo)電連接邊框6，其通過(guò)連接鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，使邊框帶有正負(fù)電極，所述電池導(dǎo)電連接邊框6其外壁為階梯形狀，通過(guò)電池導(dǎo)電連接邊框?qū)⒚繅K獨(dú)立的太陽(yáng)能電池拼接在一起即可通過(guò)其電池導(dǎo)電邊框?qū)崿F(xiàn)串聯(lián)，形成大面積太陽(yáng)能電池板。
[0027]在另一個(gè)實(shí)施例中，I丐鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)為:透明導(dǎo)電玻璃厚度為3_，以碳纖維為基底、長(zhǎng)勁比為4的納米陣列二氧化鈦為電子傳輸層，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層厚度為300nm，空穴傳輸層厚度為10nm和對(duì)陰極層銀厚度為80nm。
[0028]在另一個(gè)實(shí)施例中，I丐鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)為:透明導(dǎo)電玻璃厚度為4_，以碳纖維為基底、長(zhǎng)勁比為6的納米陣列二氧化鈦為電子傳輸層，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層厚度為400nm，空穴傳輸層厚度為125nm和對(duì)陰極層銀厚度為lOOnm。
[0029]在另一個(gè)實(shí)施例中，I丐鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)為:透明導(dǎo)電玻璃厚度為5_，以碳纖維為基底、長(zhǎng)勁比為8的納米陣列二氧化鈦為電子傳輸層，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層厚度為500nm，空穴傳輸層厚度為150nm和對(duì)陰極層銀厚度為150nm。
[0030]如上所述，本實(shí)用新型一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其采用碳纖維基底納米陣列二氧化鈦的三維結(jié)構(gòu)具有更大的表面積，能吸附更多的鈣鈦礦吸收層，并且電子在垂直于導(dǎo)電基底的納米陣列二氧化結(jié)構(gòu)中傳輸具有極高的傳輸速率和最低損耗。
[0031]盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述電池由電池導(dǎo)電連接邊框和五個(gè)分層組成； 電池導(dǎo)電連接邊框，其內(nèi)壁頂部與底部設(shè)有凸起，外壁為階梯形狀，材料為導(dǎo)電金屬，通過(guò)連接鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池產(chǎn)生正負(fù)電極； 分層從下到上依次是導(dǎo)電玻璃、電子傳輸層、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層、空穴傳輸層、對(duì)陰極層；其中電子傳輸層內(nèi)包含兩個(gè)子層。2.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，導(dǎo)電玻璃包含透明玻璃和粘貼在所述透明玻璃上的導(dǎo)電薄膜。3.如權(quán)利要求1或2所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，導(dǎo)電薄膜選用FTO或ITO膜，導(dǎo)電玻璃厚度為3 IM?5 !Mo4.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，電子傳輸層的子層分別為T(mén)1Jl和碳纖維三維結(jié)構(gòu)層。5.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層厚度為300 ?500nm。6.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，空穴傳輸層為高空穴迀移率和電導(dǎo)率的材料，厚度為100?150nm。7.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，對(duì)陰極層其材料為銀，厚度為80 ?150nm。8.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，電池導(dǎo)電連接邊框包裹鈣鈦礦型太陽(yáng)電池兩側(cè)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，電池由電池導(dǎo)電連接邊框和五個(gè)分層組成；電池導(dǎo)電連接邊框，其材料為導(dǎo)電金屬，通過(guò)連接鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池產(chǎn)生正負(fù)電極；分層從下到上依次是導(dǎo)電玻璃、電子傳輸層、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)吸光層、空穴傳輸層、對(duì)陰極層；其中第二層電子傳輸層內(nèi)包含兩個(gè)子層；本實(shí)用新型一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其采用碳纖維基底納米陣列二氧化鈦的三維結(jié)構(gòu)具有更大的表面積，能吸附更多的鈣鈦礦吸收層，并且電子在垂直于導(dǎo)電基底的納米陣列二氧化結(jié)構(gòu)中傳輸具有極高的傳輸速率和最低損耗。
【IPC分類(lèi)】H01L51/46
【公開(kāi)號(hào)】CN204857789
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520680117
【發(fā)明人】董歡, 唐立丹, 王冰, 齊錦剛, 彭淑靜
【申請(qǐng)人】遼寧工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月6日