[发明专利]一种高分子基趋光钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高分子基趋光钙钛矿太阳能电池及其制备方法，包括依次层叠的高分子基衬底、对电极、空穴传输层、吸光层、电子传输层和工作电极；其中，高分子基衬底为双向拉伸聚丙烯PP与低密度聚乙烯LDPE复合薄膜；吸光层为具有钙钛矿结构的有机无机杂化CH₃NH₃PbI₃光伏材料。本发明的太阳能电池不需要复杂的动力设备，能够实现趋光运动，甚至达到转向吸收更多阳光的目的，具有较高应用价值。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种高分子基趋光钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能由于其易获取、发电过程外泄信号低、无噪声等优点，成为各国环保专家追捧的重要对象，受到越来越广泛重视。太阳能发电技术作为一项技术革新，这几年已经逐渐在各个领域崭露头角。

太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。钙钛矿电池是一类新兴的太阳能电池，主要利用具有钙钛矿结构ABX₃(A＝CH₃NH₃⁺等；B＝Pb²⁺，Sn²⁺等；X＝Cl^-，Br^-，I^-等)的光伏材料来实现光电转换，具有原材料来源广泛、制作工艺简单、价格低、可制成柔性电池等优点。由于实际应用环境复杂多变，因此研制能够感知外界环境的能源获取装置具有实际意义。

美国为了在太阳能光伏技术领域保持全球领先，制定了一个从2020到2030年涉及能源和环境领域的长远规划。在太阳跟踪系统研究方面，文献“Exposition A.Developmentof a device to track the motion of the sun[J].AIAA Space 2001Conference andExposition,2001,8:4721”设计了一个基于虚拟仪器LabVIEW的太阳跟踪器，此跟踪装置使用成正方形排列的太阳能电池和两个步进电机控制跟踪太阳，如果两个对称光电池的测量值不同，则控制电机做相应旋转。文献“Adaptive sun tracking algorithm for incidentenergy maximization and efficiency improvement of PV panels[J].RenewableEnergy,2011,36(10):2623-2626”采用一种新的自适应数字信号处理和控制算法，通过调整太阳能电池板的高度角和方位角来优化太阳能跟踪系统的的输出功率。

以上太阳能跟踪系统都是基于复杂的机械装置及计算机算法调控来实现，本身需要消耗一定能量，且不利于微小化、自适应化的智能应用。若能利用材料本身趋光性，实现光能采集与太阳追踪一体化设计，则能大幅提高光能采集效率，并使太阳能电池快速适应外部环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高分子基趋光钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿太阳能电池不需要复杂的动力设备，能够实现趋光运动，甚至达到转向吸收更多阳光的目的，进而有效提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率，具有较高应用价值。

本发明的一种高分子基趋光钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的高分子基衬底、对电极、空穴传输层、吸光层、电子传输层和工作电极；其中，高分子基衬底为双向拉伸聚丙烯PP与低密度聚乙烯LDPE复合薄膜；吸光层为具有钙钛矿结构的有机无机杂化CH₃NH₃PbI₃光伏材料。

所述高分子基衬底的厚度为20～200μm，透过率为75～95％。

所述对电极为金，厚度为10～500nm。

所述空穴传输层为Spiro-MeOTAD，厚度为3～60nm。

所述吸光层的厚度为30～600nm。