[发明专利]一种TiO2双层薄膜间嵌入AgNWs的复合电极、钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种TiO₂双层薄膜间嵌入AgNWs的复合电极、钙钛矿太阳能电池及其制备方法，复合电极的制备过程包括TiO₂致密电子传输层制备、TiO₂上表面沉积AgNWs的电极的制备和TiO₂双层薄膜间嵌入AgNWs的复合电极的制备；本发明还保护包含上述复合电极的钙钛矿太阳能电池及其制备方法；本发明有效抑制钙钛矿薄膜和TiO₂之间形成空间限制电荷，提升激子的分离和输运；同时提高钙钛矿薄膜中光电子的传输速度，提高光电转换效率和填充因子，抑制迟滞；并且提升钙钛矿薄膜的质量，优化钙钛矿薄膜与下层空穴传输层的接触，有效提升了器件的光电转换效率，具有较高的现实意义。

技术领域

本发明涉及发光显示技术领域，具体为一种TiO₂双层薄膜间嵌入AgNWs的复合电极、钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

能源是人类社会赖以生存和发展的基础，随着社会的日益发展，人们对能源的需求量也呈现出爆发增长的趋势，随之带来的能源紧缺、生态环境污染等问题也日益突出。目前人类研究开发较为广泛的新能源主要包括：太阳能、水能、核能、风能、氢能、生物质能以及地热能等。其中以太阳能为代表的清洁能源，于其他能源形式有着不可比拟的优点。太阳能储量丰富，也不存在运输问题，每年地球所接受到来自太阳的能量使全世界总消耗的三万倍，因此可就地进行储存利用，同时太阳能使用过程也不会排出废水、废气、废料等。

太阳能能量转化的方式主要由光化学、光热和光电转化三种，太阳能电池就是利用半导体器件的光伏效应进行光电转换的技术，也就是指能够通过接收入射太阳光，直接将吸收的光能转化为电动势的光学器件，本质上就是一个大面积的p-n结，其工作原理是利用半导体的p-n结的光生伏打效应。太阳能电池根据材料的种类可以分为硅基太阳能电池、无机化合物薄膜太阳能电池、有机聚合物薄膜太阳能电池、染料敏华太阳能电池和钙钛矿太阳能电池。

钙钛矿太阳能电池是一类近几年兴起的新型高效薄膜太阳能电池，典型的钙钛矿太阳能电池结构从下到上依次是：透明导电玻璃(光阳极)、n型半导体材料(电子传输层)、钙钛矿型材料(光吸收层)、p型半导体材料(空穴传输层)、对电极(光阴极)，它主要是以有机－无机杂化的铅卤钙钛矿CH₃NH₃PbX₃作为光吸收层制备的太阳能电池器件，其光电性能的提升十分迅速；2015年初，韩国化学技术研究所(KRICT)通过NREL认证了光电转换效率达到22.1％的钙钛矿太阳能电池，展现出十分广阔的应用前景。

但是由于传统结构的钙钛矿太阳能电池的单位面积单位时间电子和空穴传输平衡难以有效调整，往往会造成钙钛矿电池光电转换效率下降。

AgNWs薄膜具有良好的光学透射率和高导电性，因此，它可以用作制造平板显示器和太阳能电池的透明电极。在AgNWs上进行的调整可以使空穴和电子的更平衡的转移。目前，包含TiO₂和AgNWs的钙钛矿太阳能电池包含仅有TiO₂无AgNWs的电池以及AgNWs在TiO₂层上的电池；仅有TiO₂无AgNWs的电池，其结构为ITO/TiO₂/MAPbIxCl₃-x/Spiro-OMeTAD/Ag的器件表面电荷较多，光电转换效率还有待提高；AgNWs在TiO₂层上的电池，结构：ITO/TiO₂-AgNWs(在TiO₂表面上)/MAPbIxCl₃-x/Spiro-OMeTAD/Ag，此种结构中的AgNWs容易和MAPbIxCl₃-x形成Ag-AgI形成复合中心，使电池的光电转换效率下降。

发明内容