[发明专利]一种双面受光碳基叠合太阳能电池及测试装置

说明书

本发明公开了一种双面受光碳基叠合太阳能电池及测试装置，属于新能源材料与器件技术领域。所述的双面受光太阳能电池，其阴极由两层超薄碳纳米管材料组成，增加背电极透光性，解决了常规贵金属电极不透光的问题，所得双面碳基叠合太阳能电池可同时利用正面和背面入射光，有效增加单位面积输出功率。相较于传统太阳能电池，本发明中的双面受光太阳能电池能够大幅提升太阳光利用率，提升单位面积光‑电转换功率；该器件结构易于实现跟建筑物的结合；用碳纳米管材料代替钙钛矿太阳能电池中的贵金属金或银，能够降低成本。

技术领域

本发明属于新能源材料与器件技术领域，具体涉及一种双面受光碳基叠合太阳能电池及测试装置。

背景技术

当前，不可再生的化石能源得到不断消耗的同时，造成了严重的环境污染。人类急需开发利用可再生的能源来替代化石能源。在各种可再生能源中，太阳能被认为取之不尽用之不竭且不受地域限制的清洁能源。

太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的装置，已经历经三代，其中钙钛矿太阳能电池引领第三代太阳能电池的发展，目前认证效率已高达25.5％。但是单面电池单位面积输出功率因为受到光吸收层以及入射光强的的限制，未来效率增长空间有限。而双面电池可以有效利用双面入射光并有效增加单位面积输出功率。双面电池制备的关键是背电极的透明化，常用透明背电极有超薄金属电极和碳电极，但是效率普遍不高。这种通过牺牲效率使背电极透明化的策略显然需要进一步改进。

发明内容

本发明结合先进的叠合碳基结构电池，系统对不同类型碳纳米管背电极筛选，最终制备了一种双面受光工作的碳基叠合太阳能电池，不但解决传统钙钛矿太阳能电池背电极需要用到真空蒸镀及贵金属所造成的成本问题，保证正面受光效率高达19.3％的同时，双面电池双面受光时可进一步增加了单位面积输出功率(255W m^-2)。

本发明提出的原理包括：

传统单面电池，只能利用正面入射光，背面反射光不能有效利用。双面电池可同时利用正背面入射光，从而增加器件单位输出功率。

本发明的技术方案：

一种双面受光碳基叠合太阳能电池，由电极A和电极B叠合而成；电极A 从上到下依次是导电玻璃、电子传输层、吸光层、空穴传输层和碳纳米管层；电极B为碳纳米管层和导电玻璃，电极A和电极B的碳纳米管层相接触。

电极A和电极B中的碳纳米管直径在2nm～10nm之间，由电极A和电极 B中的总碳纳米管层厚度在2μm～15μm之间。

该测量装置包括太阳能电池、反光镜、卡槽和底座；两太阳能电池呈90°夹角固定在底座上，并分别与底座呈45°夹角；反光镜垂直固定在底座上，位于两太阳能电池之间。

本发明的有益效果：

碳纳米管材料储备丰富，廉价易得，用碳纳米管材料代替贵金属金或银，为大规模工业化生产提供有利的支撑；喷涂碳纳米管材料替代真空蒸镀贵金属，降低能耗；同时具有良好透光性的碳纳米管可以用于制备双面太阳能电池，在自然或人工反射条件下，有效利用背面反射光从而增加单位面积能量输出功率。

附图说明

图1为实施例1中不同厚度MWCNT/1电极对应电池JV曲线。

图2为实施例2中所用多壁碳纳米管MWCNT/1的透射电镜图和表面扫描电镜。

图3为实施例2中所用多壁碳纳米管MWCNT/2的透射电镜图和表面扫描电镜。

图4为实施例2中所用单壁碳纳米管SWCNT的透射电镜图和表面扫描电镜。

图5为实施例2中MWCNT/1对应电池正背面分别受光对应的JV曲线。

图6为实施例2中MWCNT/2对应电池正背面分别受光对应的JV曲线。