[实用新型]一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池

说明书

本实用新型公开了一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从下至上依次为：透明导电衬底、二氧化铈‑二氧化钛复合薄膜、钙钛矿吸光层、二硫化钛薄膜、抗氧化层、金属电极。本实用新型的优点在于：（1）利用二氧化铈‑二氧化钛复合薄膜高折射率和强的防紫外光的特点，有效提高钙钛矿太阳电池对光的吸收和防止钙钛矿吸光层被紫外光光解；（2）利用二硫化钛优良的空穴传输性能，以及与钙钛矿吸光层良好的能级匹配关系，减少了匹配缺陷，增大了空穴迁移率，且二硫化钛价格低廉；（3）抗氧化层能防止二硫化钛被氧化，提高太阳电池的稳定性。因此，本实用新型具有生产成本低、电池稳定性好、光电转换效率高等突出优势。

技术领域

本实用新型属新能源领域，具体涉及一种廉价高效的钙钛矿太阳能电池的结构。

背景技术

近年来，基于钙钛矿材料制备的太阳能电池，由于具有丰富的原料来源和较高的光电转换效率等优点，受到了众多研究者们的青睐。钙钛矿太阳能电池其核心是具有钙钛矿晶型（ABX₃）的有机金属卤化物吸光材料。在这种钙钛矿ABX₃结构中，A为甲胺基（CH₃NH₃），B为金属铅原子，X为氯、溴、碘等卤素原子。ABX₃结构钙钛矿不仅具有消光系数高、产生的光生载流子不易复合，能量损失小的优点，还具有制备简单、成本低廉的优点。短短几年时间里钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从3.8%提高到了22.1%，其发展的迅速令人惊叹。但也有不足之处，钙钛矿吸光层经紫外光照射会光解，从而影响其稳定性。并且，据文献报道，理论上，钙钛矿薄膜太阳能电池的光电转换效率可以达到50%，因此，就目前而言，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率还有很大的提升空间。

然而，提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，其关键在电子传输层和空穴传输层材料。对于电子传输层材料，通常用得较多的是二氧化钛。二氧化钛是一种优异的光电功能材料，拥有优越的光电性能，其禁带宽度为3.2eV，属于宽禁带半导体材料，适合做太阳能电池的窗口层。但不足的是，纯二氧化钛容易使光生电子和空穴复合，影响太阳能电池光电转换效率的提高。

对于空穴传输层材料，目前，大多数钙钛矿太阳能电池都采用传统的有机空穴传输材料，如Spiro-OMeTAD和PTAA。然而，这类材料价格昂贵，并且制备的太阳能电池长期使用，其稳定性令人堪忧。因而，人们急需寻找一种廉价的、光电性能良好的空穴传输层材料以替代昂贵的有机空穴传输材料Spiro-OMeTAD和PTAA。

发明内容