[发明专利]一种高转化效率的太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光电利用技术领域，更具体涉及一种高转化效率的太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池的光电转换效率一直是研究者关注的焦点。针对染料敏化纳米太阳能电池，新型的器件转换效率能达到11％以上，但研究者认为仍有提升空间。影响染料敏化纳米太阳能电池转换效率的主要因素为器件工作时暗电流的产生，因此抑制暗电流将成为提升染料敏化纳米太阳能电池转化效率的有效途径。

在光电流的产生中，染料收到光激发将会从基态跃迁到激发态，并且释放出电子。由于染料的最低未占分子轨道能级高于金属氧化物导带电位，因此该电子将会注入半导体导带中。处于氧化态的染料将由电解质中的I-离子进行还原再生。然而，I-离子的生成除了由I3-离子在对电极上实现电子再生，即I3-+2e-(CB)→3I-外，还会以同样的反应形式将纳米晶膜中传输的电子吸收，造成暗电流的产生，从而使得光电转化效率降低。这种情况将无论是在金属氧化物纳米晶表面还是导电薄膜基底上都会进行。

现有技术中有将干电池与染料敏化纳米太阳能电池串联来抑制暗电流产生的案例，然而干电池一方面不适用于太阳能电池集成，另一方面也造成生产工艺的改变。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种高转化效率的太阳能电池，所述高转化效率的太阳能电池包括：染料敏化电区域和钙钛矿电池区域。所述高转化效率的太阳能电池能在提高太阳能电池中染料敏化区域光电转换效率的同时，实现工艺兼容化，溶胶凝胶化，降低制造成本，利于大面积制造。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高转化效率的太阳能电池，其特征在于，所述高转化效率的太阳能电池包括：染料敏化电区域、钙钛矿电池区域和透明导电氧化物层6；所述染料敏化电区域和钙钛矿电池区域通过所述透明导电氧化物层6连接；所述染料敏化电区域包括：负极部件玻璃基底1、透明导电膜层2、吸附染料的金属氧化物颗粒层3、电解质溶液层4和Pt电极层5；所述钙钛矿电池区域包括：金属氧化物层7、钙钛矿膜层8、空穴传输层9和正极部件；所述正极部件包括：透明导电薄膜层10和正极玻璃基底11。

优选地，所述透明导电膜层2为掺F的氧化锡层或其他透明导电氧化物薄膜。

优选地，所述吸附染料的金属氧化物颗粒层3中的金属氧化物颗粒为TiO2颗粒。

优选地，所述金属氧化物层7为BaTiO₃层、ZnO层或SnO₂层。

优选地，所述钙钛矿膜层8为CH₃NH₃PbI₃层、CH₃NH₃PbBr₃层或CH₃NH₃PbCl₃层。

优选地，所述空穴传输层9为2,2',7,7'-四[N,N-二氨基]-9,9'-螺二芴层。

优选地，所述透明导电薄膜层10为背电极接触掺Sn的氧化铟层。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种制备高转化效率的太阳能电池的方法，所述方法分为如下步骤：

对含有掺F的氧化锡导电薄膜层的玻璃基底进行超声清洗；

对清洗后的玻璃基底进行烘干；

使用溶胶凝胶工艺，在玻璃基底掺F的氧化锡导电薄膜层上淀积金属氧化物颗粒层3，作为部件甲；

使用溶胶凝胶工艺，依次在负极部件玻璃基底1上制备透明导电薄膜层10、空穴传输层9、钙钛矿膜层8、金属氧化物层7和透明导电氧化物层6；

在透明导电氧化物层6上淀积Pt电极层5，作为部件乙；

将两部件甲、乙进行组装，装注电解质溶液层4和吸附染料的金属氧化物颗粒层3，并进行密封。

(三)有益效果

本发明所述高转化效率的太阳能电池具备以下功效：

(1)钙钛矿电池区域向染料敏化电区域施加偏压，为染料敏化区域提供了电子供应，在其Pt层正极处加强了I-的还原反应，即I3-+2e-(CB)→3I-，使得产生的I-能尽快对激发态的染料进行还原再生，产生更多的光电子，抑制了染料敏化区域内部的暗电流，提高了光电转化效率。

(2)钙钛矿电池区域的全溶胶凝胶化能有效地与染料敏化电池区域的制备工艺结合，简化了生产步骤，降低了成本，适用于工业生产，适用于大面积制造。