[发明专利]基于联硼化合物修饰的钙钛矿型太阳能电池及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201810318916.X 申请日: 2018-04-11
公开(公告)号: CN108539023B 公开(公告)日: 2020-02-11
发明(设计)人: 朱瑞;杨晓宇;涂用广;龚旗煌 申请(专利权)人: 北京大学
主分类号: H01L51/42 分类号: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
代理公司: 11360 北京万象新悦知识产权代理有限公司 代理人: 李稚婷
地址: 100871*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 修饰 太阳能电池 硼化合物 电子传输层 钙钛矿型 制备 载流子 金属氧化物薄膜 金属氧化物表面 形貌 光电转换效率 金属离子价态 金属氧化物 光稳定性 钙钛矿 平面型 致密层 钝化 介孔 孔型 硼化
【权利要求书】:

1.一种钙钛矿太阳能电池,包括透明衬底,以及在该衬底上依次层叠的透明电极、金属氧化物电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和顶电极,其特征在于,所述金属氧化物电子传输层与钙钛矿吸光层接触的界面被联硼化合物修饰,所述联硼化合物的化学通式为B2(XY)4,其中X是N、O或Si,Y代表Hp或CmHn,m、n、p为正整数。

2.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿太阳能电池为介孔型钙钛矿太阳能电池,所述金属氧化物电子传输层包括金属氧化物致密层和金属氧化物介孔层,其中金属氧化物介孔层与钙钛矿吸光层接触的界面被联硼化合物修饰。

3.如权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述金属氧化物致密层选自氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化镍、氧化镁、氧化铜、氧化亚铜和氧化钨中的任意一种材料;所述金属氧化物介孔层由TiO2浆料烧结制得。

4.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述钙钛矿太阳能电池为平面型钙钛矿太阳能电池,所述金属氧化合物电子传输层为金属氧化物致密层,其与钙钛矿吸光层接触的界面被联硼化合物修饰。

5.如权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述金属氧化物致密层选自氧化钛、氧化锌、氧化锡、氧化镍、氧化镁、氧化铜、氧化亚铜和氧化钨中的任意一种材料。

6.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述联硼化合物选自下列含有B-B键的化合物中的一种或多种:C12H24B2O4、C10H20B2O4、C12H8B2O4、B2(OH)4和C8H24B2N4

7.权利要求1~6任一所述钙钛矿太阳能电池的制备方法,包括以下步骤:

1)提供透明衬底及透明电极;

2)在透明电极上制备金属氧化物电子传输层,对其进行联硼化合物修饰;

3)在联硼化合物修饰的金属氧化物电子传输层上制备钙钛矿吸光层;

4)在钙钛矿吸光层上制备空穴传输层;

5)在空穴传输层上制备顶电极。

8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,对于平面型钙钛矿太阳能电池,在步骤2)制备金属氧化物致密层,对其进行联硼化合物修饰;对于介孔型钙钛矿太阳能电池,在步骤2)依次制备金属氧化物致密层和金属氧化物介孔层,对金属氧化物介孔层进行联硼化合物修饰。

9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,步骤2)对金属氧化物致密层或介孔层进行联硼化合物修饰的方法具体为:在无氧气氛下,将已制备好金属氧化物致密层或介孔层的基底浸泡于联硼化合物溶液中18~36h,使含有B-B键的联硼化合物负载在金属氧化物表面;随后洗涤除去表面多余的联硼化合物,转移至加热台50~100℃退火处理,得到表面富低价金属阳离子的金属氧化物致密层或介孔层。

10.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于,将联硼化合物溶解于水、醇类、酮类或烃类的非氧化性溶剂中制备所述联硼化合物溶液,其中联硼化合物的浓度为0.5~20mg/mL。

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