[发明专利]一种自清洁钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开一种自清洁钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿太阳能电池包括从上到下依次层叠设置的玻璃衬底、前电极，空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层、金属电极层，与现有技术不同的是，在所述玻璃衬底上表面设置自清洁层，所述自清洁层为TiO₂膜层或掺杂有Yb³⁺、Er³⁺、Ho³⁺或Tm³⁺上转换离子的TiO₂膜层。自清洁层具有光催化性和光致超亲水性，光催化性可以降解太阳能电池表面的有机污染物，而光致超亲水性可使太阳能电池利用天然雨水冲刷掉表面的灰尘。

技术领域

本发明属于光伏材料领域，具体涉及一种自清洁钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

太阳能电池具有绿色环保、储能丰富等优点，被誉为最有前途的绿色能源。近年来，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池发展十分迅速，其光电转换效率已经达到22%左右，且钙钛矿太阳能电池原料来源丰富，工艺简单，成本较低，可制备成柔性电池，得到了学术界和产业界的广泛重视。

公开号为CN10710891A的中国发明专利公开了一种宽光谱钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该宽光谱钙钛矿太阳能电池包括依次层叠设置的FTO玻璃衬底、TiO₂致密层、TiO₂多孔发光层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极，所述TiO₂多孔发光层中含有掺杂离子，所述掺杂离子包括Yb³⁺和其他离子，所述其他离子包括IIo³⁺、Er³⁺、 Mn²⁺. Tm³⁺中的至少一种。该发明通过使用掺杂的TiO₂多孔发光层，利用具有发光特性的TiO₂纳米颗粒来制备多孔层，同时掺杂Yb³⁺ 、IIo³⁺、Er³⁺、 Mn²⁺或Tm³⁺离子作为电子传输层和光转换层，可以有效吸收不能被钙钛矿材料吸收的红外光和紫外光，转换成可见光，从而被钙钛矿材料所吸收，提高电池的光电流和转换效率。可有效拓宽钙钛矿太阳能电池的吸收光谱，提高钙钛矿太阳能电池光电流和转换效率。

但太阳能电池在户外使用过程中，不可避免会覆盖灰尘或有机污染物，造成透过率降低，减小太阳能电池的发电效率，且不均匀的污染物会造成热斑效应，导致电池报废。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自清洁钙钛矿太阳能电池其制备方法简单，可有效提高太阳能电池的光电性能，适用于工业生产的需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种自清洁钙钛矿太阳能电池，包括从上到下依次层叠设置的玻璃衬底、前电极，空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层、缓冲层、金属电极层、胶片和/或背板，与现有技术不同的是，在所述玻璃衬底上表面设置自清洁层，所述自清洁层为TiO₂膜层或掺杂有Yb³⁺、Er³⁺、Ho³⁺或Tm³⁺上上转换离子的TiO₂膜层。

进一步地，所述金属电极层下还包括胶片和背板，所述自清洁层的厚度为20-300nm。

进一步地，所述玻璃衬底为柔性透明材质替代。

二氧化钛(TiO₂)具有光催化性和光致超亲水性，光催化性可以降解太阳能电池表面的有机污染物，而光致超亲水性可使太阳能电池利用天然雨水冲刷掉表面的灰尘。同时在二氧化钛中掺杂上转换颗粒，可将部分太阳能电池不能吸收的红外光转换为可吸收的可见光，提高电池的光电转换效率。本发明还提供这种自清洁钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

A、导电衬底的处理：将集成有前电极的玻璃或柔性有机透明衬底进行清洗处理待用；