[实用新型]基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池。

背景技术

将太阳能转换为电能是解决环境污染和能源危机的重要途径之一，近年来以钙钛矿为吸光材料的新型太阳能电池发展迅猛，转化效率已提升至22.1%（认证效率），受到了越来越多的科研工作者的关注。

钙钛矿吸光层作为钙钛矿太阳能电池的核心部分，其成膜质量对电池性能起着决定性作用。钙钛矿的成膜性与钙钛矿的制备工艺密切相关，目前主要的制备手段有溶液法、真空沉积法、蒸汽辅助沉积法等。其中溶液法因工艺简单、成本低廉而被广泛应用。但溶液法容易受多种因素的影响，制备的钙钛矿膜可控性较差。因此控制钙钛矿薄膜的生长、改善其成膜性能对提高器件的光电性能十分关键。

为了调控钙钛矿吸光层薄膜生长过程、提高膜层质量，已经有许多技术被报道。在前驱体溶液中加入添加剂以调控钙钛矿形貌，是优化电池性能的一种简单、有效的手段。目前，许多研究组开展了在钙钛矿材料中掺杂添加剂的相关工作，例如：掺杂含氯的前驱体（CH₃NH₃Cl、NH₄Cl、PbCl₂）、无机酸（HI、次磷酸）、高分子聚合物（PEG、PVP等）等多种类型。研究表明添加剂的引入，可在一定程度上改善钙钛矿的成膜性与结晶性能，进而提高电池的光电转换效率或改善器件稳定性。

但是某些添加剂改善钙钛矿成膜的机制尚不清晰，改善效果也具有一定的局限性，比如电池在工作时输出不稳定，且寿命较差，电流密度与电压（J-V）曲线测试时迟滞现象严重。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，能够解决现有技术中存在的电池稳定性差、电流密度与电压曲线测试时迟滞的问题，可有效提高载流子迁移率及电池转换效率，提升电池稳定性。

为解决上述技术问题，本实用新型采取的技术方案是：基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池，包括衬底和依次层叠于该衬底上的透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极，所述钙钛矿吸光层为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜。

进一步地，所述的钙钛矿吸光层薄膜厚度为80-800nm。

进一步地，所述的钙钛矿吸光层薄膜厚度为200-400nm。

进一步地，所述的电子传输层厚度为5-150nm。

进一步地，所述的电子传输层厚度为10-50nm

进一步地，所述的空穴传输层的厚度为5-300nm。

进一步地，所述的空穴传输层的厚度为10-150nm。

进一步地，所述的电子传输层选自TiO₂、SnO₂、ZnO、富勒烯衍生物PC₆₁BM、富勒烯衍生物PC₇₁BM、钛的螯合物TIPD、ICBA或C₆₀衍生物中的任意一种。

进一步地，所述金属电极选自金属材料金、银、铜、铝中的一种。

本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型的钙钛矿吸光层薄膜为聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜，是在钙钛矿前驱体溶液中加入含多种功能团的乙二炔，增加吸光层薄膜的晶粒尺寸及致密性，获得高质量钙钛矿薄膜，显著提高电池的光电性能及其稳定性。

（2）本实用新型所采用乙二炔，有利于光生载流子的传输，降低载流子复合几率，提高器件输出的稳定性、消除器件的测试迟滞效应。

附图说明

图1为本实用新型基于聚乙二炔/钙钛矿纳米复合薄膜的太阳能电池实施例的结构示意图。

图中：1-衬底、2-透明电极、3-电子传输层、4-钙钛矿吸光层、5-空穴传输层、6-金属电极。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。