[发明专利]一种背接触式钙钛矿太阳电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种背接触式钙钛矿太阳电池及其制备方法，属于新型钙钛矿太阳能电池技术领域。本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种背接触式钙钛矿太阳电池，包括从上到下依次设置的基底、减反射层、三维钙钛矿层、二维钙钛矿层，所述二维钙钛矿的下表面设有若干个叉指状交错分布的空穴传输层和电子传输层，所述空穴传输层下表面依次设有空穴缓冲层和透明电极层，所述电子传输层的下表面设有中间透明电极层，所述透明电极层、中间透明电极层的下表面上均设有电极。本发明具有小的寄生损失，能够充分吸收太阳光，增加电池对短波光的利用，从而增大短路电流，进而有效提高太阳电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及一种背接触式钙钛矿太阳电池及其制备方法，属于新型钙钛矿太阳能电池技术领域。

背景技术

近年来，由于化石燃料的广泛应用，环境受到严重污染，已经威胁到每个人的身体健康；况且化石燃料是一种不可再生资源，以当前的速率消耗下去，过不了几十年化石燃料将会消耗殆尽。因此，开发一种清洁、可再生的能源是一项重要的课题。太阳能就是一个很好的选择，它是取之不尽，用之不竭的能源；而且使用太阳能不会对环境造成任何污染。太阳能的应用也已经得到了全球各国的认可，不仅在中国、日本，而且在欧洲、美国也在充分的开发太阳能资源。太阳能的利用主要是通过太阳能电池发电。太阳电池包括第一代单晶硅和多晶硅太阳能电池，目前实验室的转化效率已经分别达到26.6％和20.4％；第二代非晶硅薄膜电池和多晶硅薄膜电池；以及第三代新型太阳电池，如燃料敏化电池、量子点电池、有机太阳能电池和钙钛矿电池。自2009年钙钛矿电池首次报道以来，其光电转换效率从起初的4％迅速增加至现在的23.7％，由于电子传输层和空穴传输层的存在，使得太阳光谱在到达钙钛矿层时必须先穿过电子传输层(正式结构)或者空穴传输层(反式结构)，必然会引起寄生损失。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种有效提高太阳电池的光电转换效率的背接触式钙钛矿太阳电池及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种背接触式钙钛矿太阳电池，包括从上到下依次设置的基底、减反射层、三维钙钛矿层、二维钙钛矿层，所述二维钙钛矿的下表面设有若干个叉指状交错分布的空穴传输层和电子传输层，所述空穴传输层下表面依次设有空穴缓冲层和透明电极层，所述电子传输层的下表面设有中间透明电极层，所述透明电极层、中间透明电极层的下表面上均设有电极，所述基底为普通白玻璃基底或其他透明衬底，所述透明电极层、中间透明电极层的下表面上所述减反射层的厚度为10-1000nm。

进一步的技术方案是，所述三维钙钛矿层的的厚度为10-1000nm。

进一步的技术方案是，所述空穴传输层的厚度为0-150nm。

进一步的技术方案是，所述电子传输层的厚度为10-50nm。

进一步的技术方案是，所述空穴缓冲层的厚度为10-50nm。

进一步的技术方案是，所述透明电极层、中间透明电极层的厚度均为60-80nm。

一种背接触式钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤S10、以普通白玻璃为基底，对其进行清洗处理后用氮气吹干；

步骤S20、通过溅射法、反应等离子沉积和化学气相沉积制备60-100nm的减反射层，其能够提高对入射光的利用率；

步骤S30、通过热蒸发法、旋涂法、刮涂法、喷涂法等制备10-1000nm的三维钙钛矿层，该层吸收太阳光并进行光电转换；

步骤S40、通过旋涂法制备n＝1-60的二维钙钛矿层，该层起到横向运输载流子并且能够增加电池的湿稳定性，其三维钙钛矿层加二维钙钛矿层的结构来解决横向传输的问题；