[发明专利]一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法，所述空穴传输层材料为2,3,5,6‑四氟‑7,7',8,8'‑四氰二甲基对苯醌掺杂的2,9,16,23‑四‑叔丁基‑29H,31H‑酞菁铜(II)；所述2,3,5,6‑四氟‑7,7',8,8'‑四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.005～0.5wt％。本发明提供的空穴传输层制备的锑基太阳能电池具有良好的水、热稳定性。还具有较高的电导率和高空穴迁移率。实验结果表明：掺杂后电导率提高32％，使得所述硫硒化锑太阳能电池的短路电流密度不低于23.54mA/cm²，太阳能薄膜电池的填充因子高于55％，光电转换效率不低于8.57％。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，尤其涉及一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展，人们对能源的需求不断增长，而煤炭、石油等不可再生能源未来将无法满足人们日益增长的对能源的消费需求。因此，寻求有效利用和环保的可再生能源是世界各国的重要战略发展方向之一。太阳能作为清洁可再生能源，引起广泛关注，被认为是传统能源的最佳替代品。太阳能发电作为一系列新能源的代表已经成为科研工作者以及全社会的关注。因此，发展一种制备过程简单，价格低廉，能大规模生产等特点的新型太阳能电池是目前光伏发电领域的研究热点。

发展至今，太阳能电池种类繁多，其中锑基(硒化锑、硫化锑、硫硒化锑)薄膜太阳能电池具有理论光电转换效率高、成本低廉、稳定性好、无毒等优点，被看作是一类极具发展潜力的薄膜太阳能电池。而传统有机空穴传输层具有成本高，热和化学不稳定性，酸性，以及低迁移率和/或电导率等缺点，比如现在通用的以2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'螺二芴(Spiro-OMeTAD)小分子空穴传输层由于化合物本身并不稳定，易受到氧化，其合成步骤繁琐、价格昂贵。由于其自身电导率较低，需要掺杂锂盐和TBP等亲水性的添加剂，这些添加剂因具有亲水性从而会破坏电池长期的稳定性。也有使用氧化物比如MoO掺杂提高空穴传输层的电导率的研究，但是实际上，MoO₃以(MoO₃)n(n＝3～5)的团簇形式存在，由于(MoO₃)_n团簇与主体之间的电荷转移效率不高，MoO₃作为掺杂剂需要更高的掺杂浓度，但是在重掺杂时MoO3分子倾向于通过聚集形成簇形成大量缺陷。此外另一种常见的空穴传输材料PEDOT:PSS由于其酸度和高度吸湿性限制了电池的稳定性，从而在一定程度上制约了锑基太阳能电池的进一步发展。

因此，寻找一种具有良好水、热稳定性的空穴传输层材料成为一个迫切的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能电池的空穴传输层材料、锑基太阳能电池及其制备方法，该空穴传输材料具有良好的水、热稳定性。

本发明提供了一种太阳能电池的空穴传输层材料，所述空穴传输层材料为2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌掺杂的2,9,16,23-四-叔丁基-29H,31H-酞菁铜(II)；

所述2,3,5,6-四氟-7,7',8,8'-四氰二甲基对苯醌的掺杂量为0.005～0.5wt％。

本发明提供了一种锑基太阳能电池，包括依次设置的透明导电衬底、电子传输层、无机光吸收层、空穴传输层和金属电极层；

所述空穴传输层为上述技术方案所述的空穴传输层材料制得。

优选地，所述空穴传输层的厚度为50～80nm。

优选地，所述锑基太阳能电池为硫化锑太阳能电池、硒化锑太阳能电池或硫硒化锑太阳能电池。

本发明提供了一种上述技术方案所述锑基太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：