[发明专利]半透明钙钛矿太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半透明钙钛矿太阳能电池制造方法，属于光电子器件技术领域。

背景技术

半透明太阳能电池在发电的同时，可以保证屋内采光要求，适用于大厦窗户、外墙、天窗和屋顶等建筑结构。传统半透明钙钛矿太阳能电池多采用Mg、Al、Ag或者它们的合金作为透明电极，由于需要电极需要透明，所以金属电极的厚度很薄，一般在十几或者数十纳米之间。但是由于CH₃NH₃PbI₃钙钛矿层在水氧作用下碘的析出，极易造成薄的金属电极的腐蚀，从而对器件性能造成毁灭性的破坏，降低电池的寿命。

另一方面，传统的有机无机杂化钙钛矿太阳能电池的CH₃NH₃PbI₃钙钛矿吸光层的制造采用单一的热蒸镀或者全溶液法制备。采用热蒸镀法制备的问题主要表现在由于CH₃NH₃I分子量较小，热蒸镀过程中CH₃NH₃I生长方向性差，不易控制，同时容易造成材料和镀膜腔体的污染，每次电池的制作都需要使用新的CH₃NH₃I材料，材料浪费较多。而全溶液法制作钙钛矿光敏层，存在着光敏层膜厚不易准确监控的问题，而光敏层膜厚对于电池的性能影响至关重要。光敏层厚度大时可以保证足够的光吸收，但是太厚的光敏层也会影响电荷的收集。特别是在半透明太阳能领域，更加需要精确的控制光敏层的厚度，使得半透明电池透光率和电池的能量转换效率之间的平衡达到最优。

发明内容

为了解决背景技术中所述的半透明钙钛矿光伏电池中的问题，本发明提供一种新的半透明钙钛矿太阳能电池及其制造方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为:

一种半透明钙钛矿太阳能电池，其特征在于，电池由两层ITO导电玻璃以及夹在ITO导电玻璃之间的P型层、CH₃NH₃PbI₃吸光层和N层组成，所述的P型层为polyTPD、PEDOT:PSS、NiO、CuI中的一种，所述的N型层为TiO₂、ZnO、SnO₂中的一种，所述的CH₃NH₃PbI₃吸光层为半透明结构，厚度在50-200 nm。

器件的制备包括步骤：

s1、在一块ITO导电玻璃上依次沉积P型层和PbI₂，获得模块1，其中PbI₂厚度在50-100 nm；

s2、在另一块导电玻璃上依次沉积N型层和CH₃NH₃I，获得模块2；

s3、模块1和模块2的PbI₂面与CH₃NH₃I面相向贴合，并用夹具上下夹紧固定；

s4、加热退火，完成器件制备；

进一步的，s1步骤中模块1的制备包括步骤：

(1) ITO导电玻璃清洗；

(2)在ITO导电玻璃上生长一层P型层，P型层厚度在10-50 nm；

(3)在P型层上沉积PbI₂层：使用真空热蒸镀的方法沉积PbI₂层；真空镀膜机中，10^-4 Pa真空条件下，通过热蒸发的方法在P型层上生长一层PbI₂层，PbI₂沉积速率控制在0.05-0.1 nm/s，沉积厚度为50-100 nm,蒸发速率和膜厚使用石英晶振片进行监控；

进一步的，s2步骤中模块2的制备包括步骤：

(1) ITO导电玻璃清洗；

(2) 在ITO导电玻璃上生长一层N型层，N型层厚度在20-50 nm；

(3)在N型层上沉积一层CH₃NH₃I：配置CH₃NH₃I的前驱体溶液，使用的溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)或者二甲基亚砜(DMSO)中的一种，溶液浓度为1-3 M；手套箱惰性气体保护下，使用匀胶机旋转涂覆CH₃NH₃I的前驱体溶液，转速为低俗500 rpm，时间5秒，高速1000-3000 rpm，时间30-50秒；