[发明专利]一种硅—Spiro-OMeTAD异质结光伏电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅—Spiro‑OMeTAD异质结光伏电池及其制备方法。该硅—Spiro‑OMeTAD异质结光伏电池的制备方法包括：n型硅基底的清洗；n型硅基底的表面甲基化处理；Spiro‑OMeTAD层的制备；Spiro‑OMeTAD/PEDOT:PSS复合层的制备；PEDOT:PSS层的制备；正面电极的制备；背面电极的制备，其中所述Spiro‑OMeTAD层和所述Spiro‑OMeTAD/PEDOT:PSS复合层中均含有二硒化锆纳米片和二硒化钽纳米片。该硅—Spiro‑OMeTAD异质结光伏电池中各层之间的协同作用使得其具有优异的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及光伏电池技术领域，特别是涉及一种硅—Spiro-OMeTAD异质结光伏电池及其制备方法。

背景技术

随着工业的高度发展和人口的持续增长，能源问题将成为制约人类发展的关键问题。太阳能是来自于太阳内部的核聚变所蕴藏着的、并能爆发向外辐射的能量，与传统能源相比，太阳能取之不尽，用之不竭。如何充分利用太阳能，使得太阳能真正取代石化能源，成为全人类的能源消耗的最重要来源，已成为人们的研究重点。目前利用太阳能的主要方式有两种：光热转换和光电转换。光热转换最主要的代表是太阳能热水器，光电转换最好的应用方式就是太阳能电池。

单晶硅太阳电池和多晶硅太阳能电池的光电转化效率优异，由于单晶硅太阳能电池和多晶太阳能电池的制备工艺复杂繁琐使得他们的成本居高不下，非晶硅薄膜太阳电池的光电转换效率随光照时间增加而衰减的问题一直未得到妥善解决。有机无机杂化的硅异质结太阳能电池由于制备工艺简单而引起了人们的广泛关注，然而现有的有机无机杂化硅异质结太阳能电池的光电转换效率较低。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种硅—Spiro-OMeTAD异质结光伏电池及其制备方法。

为实现上述目的，本发明提出的一种硅—Spiro-OMeTAD异质结光伏电池的制备方法，包括以下步骤：(1)n型硅基底的清洗；(2)n型硅基底的表面钝化处理；(3)Spiro-OMeTAD层的制备：在步骤(2)得到的n型硅基底的正面旋涂含有二硒化锆纳米片、二硒化钽纳米片以及Spiro-OMeTAD的混合溶液，旋涂的转速为2000-3000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述Spiro-OMeTAD层；(4)Spiro-OMeTAD/PEDOT:PSS复合层的制备：在所述Spiro-OMeTAD层表面依次旋涂含有二硒化锆纳米片、二硒化钽纳米片以及Spiro-OMeTAD的混合溶液以及PEDOT:PSS溶液，旋涂的速度均为3500-4000转/分钟，然后进行退火处理，形成所述Spiro-OMeTAD/PEDOT:PSS复合层；(5)PEDOT:PSS层的制备：在所述Spiro-OMeTAD/PEDOT:PSS复合层表面旋涂PEDOT：PSS溶液，旋涂的速度为2000-2500转/分钟，然后进行退火处理，形成所述PEDOT:PSS层；(6)正面电极的制备；(7)背面电极的制备；其中所述步骤(3)和(4)中的所述混合溶液中二硒化锆纳米片的浓度为0.1-0.5mg/ml，二硒化钽纳米片纳米片的浓度为0.1-0.5mg/ml，Spiro-OMeTAD的浓度为10-15mg/ml，所述步骤(4)和(5)中的所述PEDOT:PSS溶液中PEDOT:PSS的浓度为8-12mg/ml。

作为优选，在所述步骤(1)中n型硅基底的清洗包括：将n型硅基底依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声清洗，然后用氮气吹干备用。

作为优选，在所述步骤(2)中n型硅基底的表面钝化处理包括：对n型硅基底进行甲基化处理，形成Si-CH3键以钝化硅表面。

作为优选，所述步骤(3)中的退火处理的退火温度为100-110℃以及退火时间为10-20分钟；所述步骤(4)中的退火处理的退火温度为90-100℃，退火时间5-10分钟；所述步骤(5)中的退火处理的退火温度为110-120℃，退火时间10-20分钟。