[发明专利]一种包含光学微腔结构的钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明提供了一种包括光学微腔结构的钙钛矿太阳能电池，包括依次叠加设置的基片、不连续金属银薄膜层、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层和致密金属银薄膜层。本发明提供的具备光学微腔结构的钙钛矿太阳能电池与传统结构的钙钛矿太阳能电池相比，在光电转换性能方面尤其是输出电流方面表现更为优异。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种包含光学微腔结构的钙钛矿太阳能电池。

背景技术

光学微腔是一种能够把光场限制在微米甚至纳米量级区域中的光学谐振腔。它利用在介电常数不连续的材料界面处的反射、散射或衍射，将光能量限制在很小的区域内来回振荡，从而增加光子寿命。在钙钛矿太阳能电池中，光学微腔结构可以通过界面处的反射和散射增加入射光的光程，极大地提高电池结构中的光活性层对入射光的吸收，进而提高电池的光电转换效率(PCE)。

真空沉积薄膜工艺通常包含三个过程：1)蒸发材料由凝聚相转变成气相，形成蒸发粒子；2)蒸发粒子在蒸发源与基片之间的运动；

3)蒸发粒子到达基片后凝结、成核、长大、成膜。高真空条件下基片上薄膜的沉积顺序具有明确的阶段性(如薄膜生长各阶段示意图1所示)：1)首先形成无序分布的三维核，核的形成的无序和各向同性的，然后基片表面的蒸发粒子迅速到达饱和密度，三维核慢慢长大形成三维岛状的微观结构，岛的形状由界面能和沉积条件决定，整个生长过程受扩散控制；2)随着蒸发粒子的进一步沉积，岛的尺寸逐渐增大，岛与岛互相靠近并合并成大岛，岛的密度以沉积条件决定的速率单调减少；3)岛的分布达到某一临界状态时，岛与岛迅速合并形成联通网络结构(网络包含大量的空隧道)；4)最终的阶段是蒸发粒子填充各岛之间的网络及隧道并生成连续致密的薄膜层。

如何在钙钛矿太阳能电池中引入光学微腔以提高其电池性能，具有重要意义。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供了一种包含光学微腔结构的钙钛矿太阳能电池，其可增加对入射光的收集效率，且不影响电池的其他性能，最终提高电池的光电转换效率。

有鉴于此，本申请提供了一种包括光学微腔结构的钙钛矿太阳能电池，包括依次叠加设置的基片、不连续金属银薄膜层、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层和致密金属银薄膜层。

优选的，所述不连续金属银薄膜层的厚度为2～10nm，所述致密金属银薄膜层的厚度为50～200nm。

优选的，所述基片选自硬质基底或柔性基底；所述空穴传输层选自NiO_x、PEDOT:PSS或聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]；所述电子传输层选自TiO₂、SnO₂、PCBM、C₆₀和BCP中的一种或多种。

优选的，所述钙钛矿太阳能电池的制备方法包括以下步骤：A)基片清洗；B)空穴传输层制备；C)不连续金属银薄膜层制备；D)钙钛矿活性层制备；E)电子传输层制备；F)致密金属银薄膜层的制备。

优选的，所述不连续金属银薄膜层制备采用真空蒸镀法制备，所述真空蒸镀法的真空度小于4*10^-4帕斯卡，镀膜速度0.05nm/s～0.5nm/s，薄膜厚度2～10nm。

优选的，所述镀膜速度为0.02nm/s～0.08nm/s。

优选的，所述致密金属银薄膜层制备采用真空蒸镀法制备，所述真空蒸镀法的真空度小于4*10^-4帕斯卡，镀膜速度0.5nm/s～5nm/s，薄膜厚度50～200nm。