[发明专利]一种双面受光大面积钙钛矿太阳电池及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201610879664.9 申请日: 2016-10-09
公开(公告)号: CN106159096B 公开(公告)日: 2018-06-01
发明(设计)人: 李建生;王少杰;赵燕禹;刘炳光;马德胜;刘晓敏;罗鑫;李雪;王璐瑶;韩秋坡 申请(专利权)人: 天津市职业大学
主分类号: H01L51/42 分类号: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 300410*** 国省代码: 天津;12
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摘要: 发明涉及一种双面受光大面积钙钛矿太阳电池及其制备方法,特别是一种太阳电池正面和背面均采用透明电极的钙钛矿太阳电池,由减反射镀膜玻璃、纳米二氧化硅过渡层、氧化锡透明导电薄膜、致密层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、氧化铟透明导电薄膜、热熔密封薄膜和减反射镀膜玻璃叠合组成。钙钛矿太阳电池组件正面光电转换效率为9.6%‑11.5%,背面光电转换效率为9.1%‑11.0%。本发明采用工艺设备简单和成本低廉的溶胶凝胶法制备太阳电池功能薄膜,克服了太阳电池扩大时薄膜表面微观结构不均匀性问题,具有产业化应用前景。
搜索关键词: 钙钛矿 光电转换效率 透明导电薄膜 镀膜玻璃 双面受光 减反射 制备 背面 纳米二氧化硅 溶胶凝胶法制 太阳电池组件 产业化应用 空穴传输层 薄膜表面 不均匀性 工艺设备 功能薄膜 光吸收层 热熔密封 透明电极 微观结构 过渡层 氧化锡 氧化铟 致密层 叠合 薄膜
【主权项】:
1.一种双面受光大面积钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征是制备过程包括以下步骤:(1)选用减反射镀膜太阳电池玻璃,在未镀膜面上涂布正硅酸乙酯酸性水解形成的粒径为5-10nm的质量百分浓度为5%的纳米二氧化硅水溶胶,并添加溶胶质量0.01%-0.1%的聚氨酯乳液作为镀膜分散剂,镀膜层在150℃下干燥固化,形成厚度为50-100nm 的纳米二氧化硅过渡层;(2)在纳米二氧化硅过渡层上涂布锡盐氨水水解和草酸胶溶制备,并添加氟化铵的二氧化锡质量百分浓度为5%的掺氟氧化锡纳米水溶胶,镀膜层在150℃下干燥固化,形成掺氟氧化锡凝胶膜,膜层厚度600-800nm;在掺氟氧化锡凝胶膜上涂布可溶性银盐溶液2-3次,使其填充到凝胶膜孔隙中,进一步涂布质量百分浓度为10%的氯化亚锡乙醇溶液,原位还原形成纳米银粒子,在450-500℃下热处理0.5h,使氟原子掺杂进入氧化锡晶格和使纳米银粒子烧结成网状,形成的氧化锡透明导电薄膜化学组成为:SnO2FxAgy,x=0.1-0.5,y=0.05-0.2,薄膜表面方块电阻5- 10Ω;(3)将掺杂氧化锡透明导电膜划成宽度为9mm,间隔 1mm 的长条状,分成一系列待制备的子电池,涂布钛酸四丁酯在乙醇水溶液中酸性水解形成的粒径为2-5nm的质量百分浓度为3%的纳米二氧化钛水溶胶,镀膜层在 150℃下固化干燥,形成厚度为20-50nm的二氧化钛致密层;(4)在二氧化钛致密层上涂布以钛盐氨水水解和草酸胶溶形成的粒径为20-50nm的质量百分浓度为5%的纳米二氧化钛水溶胶,在450-500℃下热处理0.5h,烧结形成厚度为100-300nm的二氧化钛骨架层,然后涂布质量百分浓度为10%的碘化铅甲胺二甲基甲酰胺溶液2-3次,溶剂挥发后在 150℃下干燥固化,填充到二氧化钛骨架层中的碘化铅甲胺形成钙钛矿光吸收层,形成的钙钛矿光吸收层化学组成为:CH3NH2PbI3(TiO2)x,x=4-6;(5)在钙钛矿光吸收层上涂布正硅酸乙酯酸性水解形成的粒径为5-10nm的质量百分浓度为5%的纳米二氧化硅溶胶形成凝胶膜,再涂布饱和碘化亚铜乙腈溶液,将碘化亚铜填充在凝胶膜孔隙中,溶剂挥发和 150℃下干燥固化,制得厚度为 20-30nm 的空穴传输层,形成的空穴传输层化学组成为:CuI(SiO2)x,x=2-5;(6)在空穴传输层上进行第二次开槽,刻蚀深度达到掺氟氧化锡透明导电层,将空穴传输层划成宽度为9mm,间隔 1mm 的长条状,便于子电池串联;然后在其上涂布铟盐碱性水解和酸性胶溶制备的氧化铟乙酰丙酮纳米溶胶,镀膜层在150℃下干燥固化,形成氧化铟凝胶膜,膜层厚度300-500nm;在氧化铟凝胶膜上涂布可溶性银盐乙醇溶液2-3次,使其填充到凝胶膜孔隙中,进一步涂布氯化亚锡乙醇溶液,原位还原形成纳米银粒子,在200-300℃下热处理0.5h,使锡原子掺杂进入氧化铟晶格和使纳米银粒子烧结成网状,形成的氧化铟透明导电薄膜化学组成为:In2O3SnxAgy,x=0.1-0.4,y=0.05-0.2,薄膜表面方块电阻5-10Ω;(7)将掺杂氧化铟透明电极薄膜进行第三次开槽刻蚀,深度至空穴传输层, 实现子电池的串联连接,从第一个和最后一个子电池的集电极引出外连接导线;(8)在掺杂氧化铟透明电极表面上铺一张聚醋酸乙烯或聚乙烯醇缩丁醛热熔膜,再覆盖一块减反射镀膜太阳电池玻璃,加热层压封装组成电池组件,钙钛矿太阳电池组件正面光电转换效率为9.6%-11.5%,背面光电转换效率为9.1%-11.0%。
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