[发明专利]一种双光敏层杂化太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种杂化太阳能电池，属于新型薄膜太阳能电池技术领域。

背景技术

简单高效绿色环保的利用太阳能一直是人类追去。太阳能电池是利用太阳能的一个好的方法。与传统太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池具有制备工艺简单、成本低、效率高等优点。自从2012年PARK课题组首次报道寿命500小时以上、效率达到9.7%的全固态钙钛矿太阳能电池以来，钙钛矿太阳能电池受到了学界和产业界的极大关注，发展迅速，还被《Science》评选为2013年十大科学突破之一。钙钛矿太阳能电池在短短几年里发展迅速，目前报道的钙钛矿太阳能电池的效率已经突破了20%。

使用最广泛和获得效率最高的钙钛矿太阳能电池的光敏材料是CH₃NH₃PbX₃(X为Cl、I或者它们的混合)，它的吸光范围在300-800nm。目前，CH₃NH₃PbX₃作为光敏层的钙钛矿的太阳能电池的短路电流已经可以达到25mA/cm²，器件的外量子效率在CH₃NH₃PbX₃的300-800nm的吸收范围可以达到90%以上。在使用仅仅使用CH₃NH₃PbX₃作为光敏层的条件下，需要继续提高电池的短路电流非常困难，必须设法拓宽器件的光吸收范围。在太阳光中约一半的能量在近红外区域，而CH₃NH₃PbX₃在800nm以后的近红外区域几乎没有吸收，如何增加电池在近红外区域的光吸收是一个迫切需要解决的问题。另一方面，钙钛矿太阳能电池中，常用的空穴传输层PEDOT:PSS具有较强的酸性，容易造成ITO 电极的腐蚀，降低电池的稳定性和寿命。

针对上述两方面的问题，本发明从钙钛矿太阳能电池的结构和界面材料的性质调控出发，提出了一种双光敏层的杂化太阳能电池及其制备方法，拓宽了钙钛矿电池的吸收范围，改善其光电转换性能；同时避免了传统钙钛矿太阳能电池中酸性的空穴传输层PEDOT:PSS的使用，提高了电池的寿命。

发明内容

针对背景技术中所述的问题，本发明提供了一种双光敏层杂化太阳能电池及其制备方法，一方面将钙钛矿太阳能电池的响应范围拓宽到近红外区，另一方面避免了PEDOT:PSS的使用，降低器件成本的同时提高器件的寿命。为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种双光敏层杂化太阳能电池，由下到上由ITO导电玻璃、第一修饰层、第一光敏层、第二光敏层、电子传输层、第二修饰层和反射电极组成，其特征在于，所述的第一光敏层为ClAlPc (Chloro-aluminum phthalocyanine)，第二光敏层为有机无机杂化钙钛矿类材料CH₃NH₃PbX₃(X为Cl、I或者它们的混合)，所述的第一修饰层和第一光敏层共同作为第二光敏层CH₃NH₃PbX₃的基底和空穴传输层层。

进一步的，所述ITO导电玻璃，方块电阻10-20Ω，透过率在80-90%。

进一步的，所述的第一修饰层为MoO₃，厚度为2-10 nm。

进一步的，所述的第一光敏层为ClAlPc，厚度为15-30 nm。

进一步的，所述的第二光敏层为CH₃NH₃PbX₃，厚度为200-500 nm。

进一步的，所述的电子传输层为富勒烯衍生物薄膜，所述的富勒烯衍生物薄膜为C₆₀、C₇₀、PC₆₀BM或者PC₇₀BM。

进一步的，所述的第二修饰层为Bphen、BCP或者LiF。

进一步的，所述的反射电极为Au、Ag或者Al中的一种，反射电极厚度在80-200 nm。

按照本发明的另一方面，提供了一种双光敏层杂化太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤(1) ITO导电玻璃处理