[实用新型]一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池

说明书

技术领域

一种太阳能电池，特别是一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池。

背景技术

现有技术中的电池都含有空穴导电层，空穴导电材料比较昂贵。且在以上制备的钙钛矿太阳能电池中大部分使用在导电基体上先旋涂二氧化钛致密层烧结后再旋涂多孔层，这类方法要两次配备溶液两次烧结操作复杂而且容易导致致密层与介孔层结合不紧密，界面形貌不易控制，电子传输路径较长。现有技术还未解决这样的问题。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于本实用新型提供了一种不使用空穴导电层，成本低，转化率高的钙钛矿太阳能电池。

为了实现上述目标，本实用新型采用如下的技术方案：

一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,包括：导电基体，生长在导电基体上的二氧化钛致密层，垂直长在二氧化钛致密层上的二氧化钛纳米管，涂抹于二氧化钛纳米管的钙钛矿层，蒸镀于钙钛矿层的金属电极。

前述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,导电基体为FTO导电玻璃。

前述的一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,钙钛矿层填充于二氧化钛纳米管内并覆盖于二氧化钛纳米管上。

本实用新型的有益之处在于：本实用新型提供了一种不使用空穴导电层，成本低，转化率高的钙钛矿太阳能电池；钙钛矿层填充到管状内部，增加钙钛矿层与介孔的接触面积能传导更多的光电子，由于纳米管垂直生长在二氧化钛致密层上电子传输路径变短，可以有效传导电子；本实用新型不使用空穴导电层，在钙钛矿层上直接蒸镀一层金属电极，在保持一定转化率的情况下可以大大降低钙钛矿太阳能电池的成本。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型二氧化钛纳米管的纳米管的SEM图；

图3为本实用新型二氧化钛纳米管的纳米管与二氧化钛致密层结合处的SEM图；

图中附图标记的含义：

1导电基体，2二氧化钛致密层，3二氧化钛纳米管，4钙钛矿层，5金属电极。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作具体的介绍。

一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池,包括：导电基体1，生长在导电基体1上的二氧化钛致密层2，垂直长在二氧化钛致密层2上的二氧化钛纳米管3，涂抹于二氧化钛纳米管3的钙钛矿层4，蒸镀于钙钛矿层4的金属电极5；作为一种优选，导电基体1为FTO导电玻璃。本实用新型不使用空穴导电层，在钙钛矿层4上直接蒸镀一层金属电极5，在保持一定转化率的情况下可以大大降低钙钛矿太阳能电池的成本。钙钛矿层4填充于二氧化钛纳米管内并覆盖于二氧化钛纳米管上，增加钙钛矿层4与介孔的接触面积能传导更多的光电子。

一种无空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括如下步骤：

（1）导电基体1的前处理，采用丙酮、乙醇、去离子水分别超声10min、80℃烘干后用UVO处理15min；

（2）将经过步骤（1）后的导电基体1涂一层纯钛；

（3）将经过步骤（2）得到的含有钛膜的导电基体1采用阳极氧化纯钛一步法制备二氧化钛致密层2和二氧化钛纳米管层3；

（4）将经步骤（3）得到的二氧化钛致密层2和二氧化钛纳米管层3清洗后放入马费炉中500℃退火处理30min，然后随炉冷却。

（5）使用钙钛矿在旋涂液旋涂或者蒸发一层钙钛矿层4；

（6）将上述钙钛矿层4上蒸镀一层金属电极5。

步骤二进一步为：将经过步骤（1）后的导电基体溅射或者蒸镀一层50-1000nm的纯钛，钛膜厚度在50nm～1000nm之间，蒸发功率150-250A，蒸发速率5-10nm/min。

步骤三进一步为：将经过步骤（2）得到的含有钛膜的导电基体通过有机电解液在10～60V电压下阳极氧化1-90min，采用阳极氧化纯钛一步法制备二氧化钛致密层和二氧化钛纳米管层；

钙钛矿层4的材料包括：CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbCl_XI_3-X；因为有不同的电子-空穴扩散长度，所以可以根据二氧化钛纳米管的长度选择不同的钙钛矿材料，采用不同的材料，二氧化钛纳米管的长度不同。