[发明专利]具有偏压电极的钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明提供了一种具有偏压电极的钙钛矿太阳能电池，涉及太阳能电池技术领域。包括正压电极和负压电极，包括多层结构，所述多层结构包括透明基底层以及依次沉积在所述基底层上的第一偏压电极层、第一隔离层、第一导电电极层、第一传输层、第一接触界面层、钙钛矿层、第二接触界面层、第二传输层、第二导电电极层、第二隔离层、第二偏压电极层。本发明能够通过连接正压电极和负压电极的偏压电极层，施加偏压，建立外置偏压电场，具有能提高光电转化效率、减少迟滞效应、优化光电特性、提高稳定性的优点。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种具有偏压电极的钙钛矿太阳能电池。

背景技术

光伏器件中载流子的扩散传输与漂移传输是两种影响光电收集效率的传输机制，收集效率的不同机制与器件中的电场分布有关，在光照工作条件下，扩散传输与漂移传输将会对器件特性共同起作用。一方面，少数载流子的电荷传输通过本体材料中的扩散而发生作用，存在电子电流；另一方面，离子漂移传输也在发生作用，在光照或施加偏压条件下，离子和/或空位在内电场力的作用下发生移动，离子漂移会在电极处产生离子的累积，从而产生空间电荷和对漂移场的离子电流，随着离子梯度的建立，一定时间后离子电流会被抑制，只要施加电压，离子和电子复合电流就会持续存在。

钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。钙钛矿最初单指钛酸钙（CaTiO3）这种矿物，后来把结构为ABX3以及与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。

随着对钙钛矿太阳能电池的动态特性的现象学的研究进一步深入，发现钙钛矿与接触层界面处的离子累积或通过光诱导积聚区电子巨量累积、产生了局部充电的电子界面效应，以及光生电荷载流子激活了缺陷偶极子等综合机制下产生的巨电容特性导致了迟滞效应；内电场作用下界面处的离子累积对器件性能具有很大影响，钙钛矿材料与传输材料接触界面处的光生载流子的提取既受限于能级分布，也受限于接触界面处化学反应性的限制，界面处的材料化学反应可引起降解现象；

目前技术领域内主要通过防止离子迁移和界面累积所带来的迟滞和降解等负面效应，来提升钙钛矿电池的光电转化效率和长期稳定性。设计思路则是通过优化接触界面层的性能、能级匹配、组分优化等途径来改善迟滞和降解现象。

比如，专利号CN 108258128A 公开了一种具有界面修饰层的钙钛矿太阳能电池，其截面结构依次包括透明导电衬底、第一传输层、钙钛矿活性层、第二传输层以及背电极，在所述钙钛矿活性层与第一传输层之间设置至少一层第一界面修饰层，在所述钙钛矿活性层与第二传输层之间设置零层或至少一层第二界面修饰层。本发明还公开该钙钛矿太阳能电池的制备方法，通过在钙钛矿太阳能电池的钙钛矿活性层与传输层之间加入界面修饰层，制备得到具有界面修饰层的钙钛矿太阳能电池，钝化传输层的表面，优化钙钛矿的结晶结构，并在一定程度上抑制钙钛矿活性层中的离子迁移，使钙钛矿电池的光电转化效率和长期稳定性均得到提升。

专利号 CN 105576131A公开了一种气相辅助溶液法制备界面修饰的钙钛矿太阳电池的方法。将电子传输材料旋涂到干净的FTO衬底上，经热处理后获得阻挡层，然后在阻挡层旋涂C60的有机溶液，经热处理后获得界面修饰层，在界面修饰层上采用气相辅助溶液法制备钙钛矿光吸收层，最后在钙钛矿光吸收层上旋涂空穴传输层后，真空蒸镀对电极，获得钙钛矿太阳电池。该方法采用气相辅助溶液法制备钙钛矿光吸收层，同时修饰阻挡层和钙钛矿光吸收层之间的界面，减小了钙钛矿太阳电池的迟滞效应，提高了钙钛矿太阳电池的光电转换效率和电学性能。

但是目前的改进思路对于离子电流的正面利用不足。离子和电子聚集的界面效应如果能够得到有效利用，可以实现加大载流子提取能力的效果、不仅可以改善迟滞效应、防止降解，而且可以较大的提升电池的光电转化效率。

综上所述，如何基于离子和电子聚集的界面效应，提供一种能够提高光电转换效率并改善迟滞效应的钙钛矿太阳能电池是当前亟需解决的技术问题。

发明内容