[实用新型]一种钙钛矿太阳能电池结构

说明书

本实用新型公开了一种钙钛矿太阳能电池结构，属于钙钛矿太阳能电池制备技术领域。以PEDOT:PSS薄膜和沉积在其上的多酸膜作为透明电极层和/或空穴传输层，透明电极能够替代传统ITO透明电极的新型透明电极，同时具备高电导率以及可见光区高透光率，其优点在于功能层具备高导电性，有利于电荷收集和空穴传输；功能层薄膜的性能可以通过调整薄膜组分配比进行调控，制备工艺简单易行、环境友好、成本较低。依据本实用新型的透明电极制备的钙钛矿太阳能电池，具备较高的电荷收集效率、以及电极界面处较低的电荷损耗，进而具备较高的光电转换效率。

技术领域

本实用新型属于钙钛矿太阳能电池制备技术领域，涉及一种钙钛矿太阳能电池结构。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是一种新型的有机/无机杂货电池，其基本结构包括透明电极、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层和金属电极层。钙钛矿电池中的透明电极一般是指带有衬底材料的功能层，通常可以分为以下几类：一，掺杂金属氧化物透明电极，包括ITO(Indium Tin Oxide,氧化铟锡)、FTO(氟掺杂氧化锡)、ATO(铝掺杂氧化锡)和AZO(铝掺杂氧化锌)等，加工工艺通常为溅射成膜；二，碳材料透明电极，如碳纳米管(CNT)和石墨烯(Graphene)，加工工艺为通过高功率超声或是化学改性等分散到溶剂中通过溶液加工成膜；三，金属纳米线、金属纳米网格和超薄金属薄膜透明电极，金属种类包含银、铜、金等，加工工艺包含溶液加工、热蒸镀和溅射工艺等；四，掺杂的导电聚合物，加工工艺通常为溶液加工成膜。

ITO透明电极，由于加工工艺较为复杂、所需设备成本较高、铟材料本身储量有限带来的成本劣势以及材料本身的易脆性等诸多因素，在一定程度上限制了其长期的大规模应用。而掺杂的导电聚合物由于具备较高的电导率(～10⁵S/m)、带隙易通过化学合成、掺杂等手段调节、以及可溶液加工等特性，使其在透明电极应用方面具备十分独特的优势。PEDOT是德国拜耳公司于1988年开发的具备分子结构简单、带隙小，高电导率等特点的导电聚合物材料，随后以其高电导率(1000S/cm)、氧化状态下良好的热稳定性、透光率高(可见光区透过率～95％,薄膜厚度30nm)等优点广泛应用于有机薄膜太阳能电池、有机发光二极管、有机场效应晶体管以及电致变色器件等诸多领域。另一方面，为了解决PEDOT自身不溶性而限制了应用的特点，引入了水溶性的聚苯乙烯磺酸钠(PSSA)。PSSA的引入实现了PEDOT的可溶液加工，拓宽了其应用领域。但是，薄膜中PSS的存在也减弱了PEDOT的导电性能。

为了解决PEDOT:PSS薄膜导电性能相对较弱的问题，已有报道通过向PEDOT:PSS水溶液中添加表面活性剂、两性化合物，或者通过对PEDOT:PSS薄膜表面加以强酸、强碱或盐类化合物等手段，以改善薄膜的电导率。目前已报道的提高导电性能的方法如溶液中加入添加剂的方法，对电导率的提高影响不大，表面处理如强酸、强碱处理等手段，反应条件较为危险，对环境友好度不高。

实用新型内容

为了克服上述现有技术中，提高PEDOT:PSS薄膜导电性能的技术存在电导率提高效果不高和反应条件危险的缺点，本实用新型的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池结构。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种钙钛矿太阳能电池结构，从下至上依次包括透明电极层、钙钛矿活性层、电子传输层和金属电极层，

透明电极层包括透明基片及铺设在透明基片上表面的衬底材料；

衬底材料包括PEDOT:PSS薄膜和沉积在PEDOT:PSS薄膜上的多酸膜。

优选地，多酸膜为钼酸膜、磷钼酸膜、钨酸膜或磷钨酸膜。

优选地，透明电极层和钙钛矿活性层中间还设有空穴传输层。

进一步优选地，空穴传输层为PTAA半导体材料或PEDOT:PSS薄膜。

优选地，衬底材料的厚度为30～150nm。