[发明专利]具金属氧化物的钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明提供一种具金属氧化物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其步骤包括有步骤一：在一基板上形成一透明导电层；步骤二：使用一电喷雾技术将一金属氧化物前驱物均匀喷涂在该透明导电层上；步骤三：进行一热处理程序，使金属氧化物前驱物形成一第一载子传输层；步骤四：再于第一载子传输层上依序形成一钙钛矿施体层、一第二载子传输层、一缓冲层以及一金属电极层。本发明利用电喷雾技术成膜的方法能够有效大幅降低太阳能发电系统的生产与建置的成本，改善现有技术不能大量生产的缺失。

技术领域

本发明有关于一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，尤其是指一种具金属氧化物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其通过电喷雾技术将金属氧化物均匀喷洒在透明导电层上，以作为钙钛矿太阳能电池结构中的载子传输层，此利用电喷雾技术成膜的方法能够有效大幅降低太阳能发电系统的生产与建置的成本。

背景技术

按，2009年，Miyasaka将钙钛矿应用在太阳能电池，为最早的钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率(power conversion efficiency,PCE)仅为3.8％，直到2014年，已经有相关的研发团队成功地让钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提升至最初的4、5 倍之多，如此大幅的进步，也说明了钙钛矿太阳能电池的可行性。

近年，也将无机金属氧化物应用于钙钛矿太阳能电池，例如以氧化镍(NiO)制备空穴传输层，可以提高元件的稳定性，由于氧化镍的特性有大带隙，所以在最早时，氧化镍搭配CH₃NH₃PbI₃的钙钛矿材料，以旋转涂布法在玻璃基板、氧化铟锡(ITO) 透明导电层上形成一层传输层，其光电转换效率约为7.8％；其他材料例如利用无机化合物，碘化亚铜(CuI)与硫氰化铜(CuSCN)制备空穴传输层，其研究显示能具有良好的空穴迁移率及良好的化学稳定性，但光电转换效率仍有空间再进步；再者，亦有使用金属氧化物材料如氧化铝(Al₂O₃)制备成钙钛矿太阳能电池中的传输层，虽此材料原本用于绝缘，但却发现将其制备成多孔结构，反而开路电压V_oc提高不少，表示钙钛矿材料本身不但是良好的吸光层，更具有良好的电荷传导能力，由目前已知的文献中，已经知道可以将金属氧化物应用在钙钛矿太阳能电池，作为载子传输层。

然，目前技术中，以金属氧化物制备载子传输层时，制备方法有旋转涂布法、溶胶凝胶法、溅射法等，其中以旋转涂布法最为常见，可参考中国台湾专利公告号 I474992“钙钛矿薄膜及太阳能电池的制备方法”，说明书中有说明可利用氧化镍作为第二载子传输层，在此I474992专利中，即使用旋转涂布法形成载子传输层，作为空穴传输之用；但旋转涂布法或其他镀膜方法，不一定适合用于大量生产，且存在成本高的问题，其是太阳能光电产业中所面临的主要问题。

爰此，如何成功将金属氧化物以一种较低成本的方式，应用于钙钛矿太阳能电池中作为载子传输层，作为电子或空穴的传输，改善背景技术具有的缺失，即为发明人思及的方向。

发明内容

今，发明人即是鉴于上述现有的钙钛矿太阳能电池的金属氧化物的制备方法于实际实施使用时仍具有多处缺失，于是乃一本孜孜不倦的精神，并通过其丰富专业知识及多年的实务经验所辅佐，而加以改善，并据此研创出本发明。

本发明主要目的为提供一种具金属氧化物的钙钛矿太阳能电池的制备方法，通过电喷雾技术将金属氧化物均匀喷洒在透明导电层上，以作为钙钛矿太阳能电池结构中的载子传输层，此利用电喷雾技术成膜的方法能够有效大幅降低太阳能发电系统的生产与建置的成本，又能改善背景技术不能大量生产的缺失。