[发明专利]一种多孔层结构钙钛矿型太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种多孔层结构的钙钛矿型太阳能电池及其制备方法，该钙钛矿型太阳能电池包括依次层叠的衬底，致密层，多孔层，吸光层，空穴传输层和金属电极层。本发明通过使用新型多孔层，即利用NaYF4为基质的上转换材料与TiO2纳米颗粒的混合物来制备多孔层。上转换材料，可吸收近红外光发出可见光，此多孔材料不仅能增长电子传输路径，减少其电子空穴对的复合，而且可有效提高钙钛矿薄膜层吸收的光子数。本发明制备方法的优点是工艺简单，可控性好，协调性高。

主权项

一种多孔层结构钙钛矿型太阳能电池，其特征在于：包括从上至下依次叠层设置的FTO玻璃衬底、TiO2致密层、上转化发光材料/TiO2混合物的多孔层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极；上转化发光材料/TiO2混合物的多孔层中的上转化发光材料是以NaYF4为基质掺杂稀土元素，粒径为40‑50nm；上转化发光材料/TiO2混合物的多孔层中的TiO2为P25，粒径为20‑25nm；上转化发光材料/TiO2混合物的多孔层中上转化发光材料与TiO2的重量比为1‑8：4；所掺杂稀土元素为铒、铥、钬中一种和镱；所掺杂镱的化学计量比为2%；所掺杂铒、铥、钬中一种的化学计量比为0.5%；上转化发光材料/TiO2混合物的多孔层的制备方法包括以下步骤：将NaYF4为基质上转换材料与二氧化钛P25按重量比为1‑8：4均匀混合，获得混合物A；将乙基纤维素，松油醇，酒精按重量比1:1‑3:20均匀混合，获得溶胶B；将溶胶B置于容器，然后把混合物A倒容器中，混合物A与溶胶B的质量比为1：200‑400；将密封容器后置于磁力搅拌器上持续搅拌12 h以上，然后超声4‑8h，得到浆料D；在TiO2致密层表面旋涂浆料D，旋涂过程分为两个步骤，首先以500 r/min的速率旋涂5 s，然后以2500‑5000r的速率旋涂45 s；接着将膜放在130℃ 的热板上烘烤10min，降至室温后，继续重复旋涂‑烘烤的步骤，最后在TiO2薄膜表面旋涂上转化发光材料/TiO2薄膜2‑5层；将旋涂完上转化发光材料/TiO2混合物的薄膜置于马弗炉中，400‑500℃退火60min，取出后放置100M的TiCl4溶液中70℃ 浸泡30‑60min，然后继续在马弗炉中，400‑500℃ 退火30‑100min，降至室温后，获得上转化发光材料/TiO2混合物的多孔层。