基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池制造技術

本發明專利技術公開了一種基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，包括ITO導電玻璃基底、紫外光屏蔽層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子傳輸層和反射電極組成；所述的紫外屏光蔽層由N個依次層疊的m?MTDATA/F16CuPc異質結所組成。本發明專利技術能夠顯著提高鈣鈦礦光伏電池的工作壽命。

Perovskite type photovoltaic cell based on UV shielding layer

The invention discloses a perovskite photovoltaic cell based on UV shielding layer, including ITO conductive glass substrate, UV shielding layer, a hole transport layer perovskite, light absorbing layer, electron transport layer and a reflective electrode; the outer layer of the purple light shield by N m sequentially stacked MTDATA/F16CuPc heterojunction. The invention can remarkably improve the service life of the perovskite type photovoltaic cell.

【技術實現步驟摘要】
基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池
本專利技術涉及太陽能電池
，具體為基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池及其制造方法。
技術介紹
鈣鈦礦太陽能電池由于其成本低，性能好，制備簡單收到科研以及產業界的高度重視。鈣鈦礦材料從2009年用于太陽能電池，到目前效率已經達到將近20％。鈣鈦礦太陽能電池是近幾年來發展非常迅速的低成本薄膜太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池結構核心是具有鈣鈦礦晶型(ABX3)的有機金屬鹵化物吸光材料。在這種鈣鈦礦ABX3結構中，A為甲胺基(CH3NH3)，B為金屬鉛原子，X為氯、溴、碘等鹵素原子。目前在高效鈣鈦礦型太陽能電池中，最常見的鈣鈦礦材料是碘化鉛甲胺(CH3NH3PbI3)，它的帶隙約為1.5eV，消光系數高，幾百納米厚薄膜就可以充分吸收800nm以下的太陽光。而且，這種材料制備簡單，將含有PbI2和CH3NH3I的溶液，在常溫下通過旋涂即可獲得均勻薄膜。上述特性使得鈣鈦礦型結構CH3NH3PbI3不僅可以實現對可見光和小部分近紅外光的吸收，而且所產生的光生載流子不易復合，能量損失小，這是鈣鈦礦型太陽能電池能夠實現高效率的根本原因。雖然碘化鉛甲胺鈣鈦礦太陽能電池效率已經獲得了較高的提升，但是鈣鈦礦電池的工作壽命低下仍然是限制其應用的一個重要原因。鈣鈦礦電池壽命低下的一個方面的原因是電池工作時紫外光的照射。紫外光對鈣鈦礦材料具備極大的破壞左右。傳統的鈣鈦礦太陽能電池使用ITO、FTO導電玻璃作為電極，電池工作時，太陽光經過導電玻璃到達電池的內部。雖然，絕大多數的深紫外和中紫外光被導電玻璃所吸收，但是部分近紫外光仍然能夠到達電池的鈣鈦礦光吸收層，照射到鈣鈦礦光吸收層之上，引起有機無機雜化鈣鈦礦光吸收層材料分解變性或者老化，從而導致鈣鈦礦太陽能電池壽命的降低。因此，如何避免紫外光進入電池鈣鈦礦光吸收層，從而提高電池的壽命，具有重要的意義。
技術實現思路
為解決
技術介紹
中紫外光對鈣鈦礦電池壽命影響的問題，本專利技術提供如下技術方案：基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，包括ITO導電玻璃基底、紫外光屏蔽層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子傳輸層和反射電極組成。進一步的,所述的紫外光屏蔽層形成在ITO導電玻璃基底之上；所述的紫外屏光蔽層由N個依次層疊的m-MTDATA/F16CuPc異質結所組成。進一步的,所述的m-MTDATA/F16CuPc異質結中m-MTDATA的厚度為2-5nm，F16CuPc的厚度為2-5nm。進一步的,所述的紫外光屏蔽層中m-MTDATA/F16CuPc異質結個數N的數值范圍為10-30的整數。進一步的,所述的ITO導電玻璃基底的方塊電阻小于10歐姆，可見光透過率大于80%。進一步的,所述的空穴傳輸層形成在紫外光屏蔽層上；所述的空穴傳輸層包括NiO、spiro-OMeTAD、PEDOT：PSS，P3HT，PCDTBT，PTB7，MoOx，grapheneoxide，NiOx，WO3，V2O5，；所述的空穴傳輸層優選厚度30-100nm。進一步的,所述的鈣鈦礦光吸收層形成在空穴傳輸層上；所述的鈣鈦礦光吸收層為甲胺鉛碘多晶膜；所述的鈣鈦礦光吸收層優選厚度200-600nm。進一步的,所述的電子傳輸層形成在鈣鈦礦光吸收層上；所述的電子傳輸層優選為PC60BM，PC70BM，ICBA，C60以及其它富勒烯衍生物；所述的電子傳輸層優選厚度20-100nm。進一步的,所述的反射電極形成在電子傳輸層上；所述的反射電極優選為Ag或者Al，優選厚度為100-1000nm。作為本專利技術的另一個方面，提供了一種基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池的制造方法，其特征在于，器件的制造按以下步驟依次進行：(1)ITO導電玻璃基底清洗；(2)ITO導電玻璃基底上制備紫外光屏蔽層；(3)紫外光屏蔽層上制備空穴傳輸層;(4)空穴傳輸層上制備鈣鈦礦光吸收層;(5)鈣鈦礦光吸收層上制備電子傳輸層;(6)電子傳輸層上制備反射電極。進一步的，制備紫外光屏蔽層的制備采用真空熱沉積的方法進行，沉積速率控制為0.05nm/s，沉積厚度和沉積速率使用石英晶振片進行監控。本專利技術的工作原理如下：太陽光從玻璃面照射進光伏電池，經過ITO導電玻璃基底，大部分太陽光中的深紫外、中紫外和部分的近紫外光被ITO導電玻璃基底所吸收，部分近紫外光、可見光和近紅外光進入電池內部。近紫外光到達紫外光屏蔽層，被F16CuPc和m-MTDATA完全吸收，無法到達鈣鈦礦吸光層的內部，從而避免了紫外光對鈣鈦礦吸光層的傷害，提高了電池的壽命。雖然，F16CuPc在吸收光范圍覆蓋到了可見光區域，但是由于F16CuPc的光吸收系數小，絕大部分可見光仍能夠到達電池的鈣鈦礦吸光層，形成光電流。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：(1)多層交替結構的m-MTDATA/F16CuPc紫外光屏蔽層導電性能優異，其引入不會明顯增加鈣鈦礦太陽能電池的串聯電阻，有利于空穴的收集，提高電池的能量轉換效率。(2)紫外光屏蔽層能夠有效吸收紫外光，防止紫外光進入鈣鈦礦吸光層，提高鈣鈦礦太陽能電池的工作壽命。(3)本專利技術的紫外光屏蔽層制備方法簡單，與鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝兼容。附圖說明圖1為本專利技術結構示意圖；圖2為本專利技術中紫外光屏蔽層結構示意圖；圖3為本專利技術中紫外光屏蔽層的能級結構示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。請參閱圖1-3，本專利技術提供一種技術方案：基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，包括ITO導電玻璃基底、紫外光屏蔽層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子傳輸層和反射電極組成。進一步的,所述的紫外光屏蔽層形成在ITO導電玻璃基底之上；所述的紫外光屏蔽層由N個依次層疊的m-MTDATA/F16CuPc異質結所組成。進一步的,所述的m-MTDATA/F16CuPc異質結中F16CuPc的厚度為2-5nm，m-MTDATA的厚度為2-5nm。進一步的,所述的紫外光屏蔽層中m-MTDATA/F16CuPc異質結個數N的數值范圍為10-30。進一步的,所述的ITO導電玻璃基底的方塊電阻小于10歐姆，可見光透過率大于80%。進一步的,所述的空穴傳輸層形成在紫外光屏蔽層上；所述的空穴傳輸層包括CuI、NiO、spiro-OMeTAD、PEDOT：PSS，P3HT，PCDTBT，PTB7，MoOx，grapheneoxide，NiOx，WO3，V2O5；所述的空穴傳輸層優選厚度30-100nm。進一步的,所述的鈣鈦礦光吸收層形成在空穴傳輸層上；所述的鈣鈦礦光吸收層為甲胺鉛碘多晶膜；所述的鈣鈦礦光吸收層優選厚度200-600nm。進一步的,所述的電子傳輸層形成在鈣鈦礦光吸收層上；所述的電子傳輸層優選為PC60BM，PC70BM，ICBA，C60以及其它富勒烯衍生物；所述的電子傳輸層優選厚度20-200nm。進一步的,所述的反射電極形成在電子傳輸層上；所述的反射電極優選為Ag，優選厚度為100-1000nm。實施例一基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，包括I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，包括ITO導電玻璃基底、紫外光屏蔽層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子傳輸層和反射電極組成；所述的紫外光屏蔽層形成在ITO導電玻璃基底之上；所述的紫外屏光蔽層由N個依次層疊的m?MTDATA/F16CuPc異質結所組成；所述的m?MTDATA/F16CuPc異質結中m?MTDATA的厚度為2?5?nm，F16CuPc的厚度為2?5?nm；所述的紫外屏光蔽層中m?MTDATA/F16CuPc異質結個數N的數值范圍為10?30的整數。

【技術特征摘要】
1.基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，包括ITO導電玻璃基底、紫外光屏蔽層、空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子傳輸層和反射電極組成；所述的紫外光屏蔽層形成在ITO導電玻璃基底之上；所述的紫外屏光蔽層由N個依次層疊的m-MTDATA/F16CuPc異質結所組成；所述的m-MTDATA/F16CuPc異質結中m-MTDATA的厚度為2-5nm，F16CuPc的厚度為2-5nm；所述的紫外屏光蔽層中m-MTDATA/F16CuPc異質結個數N的數值范圍為10-30的整數。2.根據權利要求1所述的基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，其特征在于,所述的ITO導電玻璃基底的方塊電阻小于10歐姆，可見光透過率大于80%。3.根據權利要求1所述的基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，其特征在于,所述的空穴傳輸層形成在紫外光屏蔽層上；所述的空穴傳輸層包括NiO、spiro-OMeTAD、PEDOT：PSS，P3HT，PCDTBT，PTB7，MoOx，grapheneoxide，NiOx，WO3，V2O5；所述的空穴傳輸層優選厚度30-100nm。4.根據權利要求1所述的基于紫外光屏蔽層的鈣鈦礦光伏電池，其特征在于,所述的鈣鈦礦光吸收層形成在空穴傳輸...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：董春梅，
類型：發明
國別省市：安徽,34