【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光伏器件，具體涉及一種空穴傳輸層和電子傳輸層都是金屬氧化物的鈣鈦礦太陽能電池及提高其性能的方法。
技術介紹
1、早在2006年日本桐蔭橫濱大學的miyasaka教授課題組嘗試將鈣鈦礦材料作為光吸收材料用于染料敏化太陽能電池中，他們于2009年首次報道了太陽能轉化效率為3.8％的染料敏化鈣鈦礦太陽能電池(j.am.chem.soc.,2009,131,6050)。接著韓國成均館大學的nam-gyu?park教授課題組通過優化前驅體溶液濃度和退火溫度，使能量轉化效率提升了近一倍(nanoscale,2011,3,4088)，而鈣鈦礦太陽能電池真正得到關注是他們將鈣鈦礦材料用于類似有機薄膜太陽能電池的全固態結構中，并使得能量轉換效率和穩定性得到了大大的提高(sci.rep.,2012,2,591)。由于鈣鈦礦太陽能電池具有原料及制造成本低等顯著優勢，并且隨著相關領域研究力量的大量投入，鈣鈦礦太陽能電池的能量轉換效率在近十年得到了迅速的提高。
2、這類鈣鈦礦材料一般具有abx3的基本化學式，其中a+一般為一價陽離子(常見的是甲胺離子(ma+)，甲脒(fa+)，銫離子(cs+))，b2+為無機陽離子(一般為pb2+)，x-為鹵素陰離子(一般為i-、cl-和br-)。所使用的鹵素元素種類的不同，鈣鈦礦材料的帶隙可以在1.6至3.2電子伏特內連續調控。使用甲脒離子(fa+)替換ma+或使用sn2+來替換pb2+或采用混合型離子等方法可以進一步的調控鈣鈦礦材料的帶隙，實現更寬范圍的太陽光吸收。因鈣鈦礦太陽能電池最初是由
3、目前有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池中使用的有機基團使最終的器件熱穩定性較差，而使用無機陽離子取代有機陽離子甲胺(ma+)和甲脒(fa+)成為當下提高熱穩定性獲得高效率的主要途徑之一，利用陽離子銫(cs+)取代有機陽離子得到全無機鈣鈦礦器件，且全無機組分cspbi2br具有合適的能帶(1.8-1.9電子伏特)，有利于與現有的硅基太陽能電池整合制備串聯電池，可以進一步的獲得高效的電池器件。目前高性能鈣鈦礦太陽能電池中使用的有機空穴傳輸材料因其遷移率較低而往往需要摻雜劑摻雜，然而摻雜劑易于擴散到鈣鈦礦層而引起分解，這限制了其進一步的商業應用。鈣鈦礦材料在光伏器件中是多晶結構薄膜，目前使用溶液法制備得到的鈣鈦礦晶體結構，由于內部結構或組分等缺陷會造成鈣鈦礦薄膜本體或晶界，或與傳輸層接觸的界面間存在較多的缺陷態，這些缺陷會降低器件的性能和穩定性，而通過適當的方法對制備好的完整鈣鈦礦光伏器件進行處理使其缺陷態降低是提高其性能和穩定性的有效措施。
技術實現思路
1、為了解決以上現有技術的缺點和不足之處，本專利技術的首要目的在于提供一種提高鈣鈦礦電池器件性能的方法。
2、本專利技術的另一目的在于提供一種使用無機鈣鈦礦組分作為鈣鈦礦太陽能電池器件的光活性層。
3、本專利技術的另一目的在于提供一種使用氧化鎳作為鈣鈦礦太陽能電池器件的空穴傳輸層。
4、本專利技術的另一目的在于提供一種使用氧化鈮作為鈣鈦礦太陽能電池器件的電子傳輸層。
5、本專利技術目的通過以下技術方案實現：
6、一種使用氧化鎳作為鈣鈦礦太陽能電池器件的空穴傳輸層，包括依次層疊的襯底、陽極、電子束蒸鍍空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子束蒸鍍電子傳輸層和電子束蒸鍍陰極，將制備好的鈣鈦礦電池器件放置在加熱臺上進行退火處理，退火溫度從60℃到100℃，每隔10℃進行調整，在每個溫度下熱退火處理30分鐘，其結構示意圖如圖1所示。
7、所述的襯底為硬性襯底如玻璃、石英、藍寶石等，以及金屬、合金或不銹鋼薄膜等。
8、所述的陽極和陰極為金屬或者金屬氧化物或者聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(pedot：pss)類及其改性產物；所述的金屬優選鋁、銀鎂合金、銀、金、鈦、銅；所述的金屬氧化物優選氧化銦錫(ito)、摻氟二氧化錫(fto)、氧化鋅(zno)和銦鎵鋅氧化物(igzo)中的一種或兩種以上的組合。
9、所述的空穴傳輸層可為單一傳輸層或包含電子、激子阻擋層的多層情況。
10、所述鈣鈦礦光吸收材料的制備材料為共混或者非共混鹵素的鈣鈦礦光吸收材料；鈣鈦礦材料光吸收層可以為單層或多層修飾層。
11、所述的電子傳輸層可為單一傳輸層或包含空穴、激子阻擋層的多層情況。
12、所述的陽極與空穴傳輸層之間還可加入一層陽極緩沖層(又稱陽極界面層)；所述陰極與電子傳輸層之間還可加入一層陰極緩沖層(又稱陰極界面層)。
13、上述制備退火處理的鈣鈦礦太陽能電池器件的方法，包括以下步驟：
14、取帶有陽極層的襯底材料，然后在陽極層上依次制備空穴傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、電子傳輸層和陰極，得到所述的鈣鈦礦太陽能電池器件。
15、對制備好的鈣鈦礦電池器件進行熱退火處理，加熱的方法包括接觸式加熱，例如加熱臺直接加熱，或非接觸式加熱，例如輻射加熱等，或上述加熱方法的結合。
16、所述制備器件的方法包括電子束蒸鍍、熱蒸鍍、刮涂、旋涂、刷涂、噴涂、浸涂、輥涂、印刷、狹縫式涂布或噴墨打印中一種或兩種以上相結合的方法。
17、本專利技術的制備方法及所得到的器件具有如下優點及有益效果：
18、(1)本專利技術所涉及的方法在器件制備成型后對器件進行處理而進一步的提高其性能；
19、(2)本專利技術所涉及的器件利用電子束蒸鍍氧化鎳作為空穴傳輸層，為實現大面積低成本制備鈣鈦礦太陽能電池器件提供了可行的實施方案；
20、(3)本專利技術所涉及的器件的電子傳輸層利用電子束蒸鍍氧化鈮可實現大面積均勻的薄膜，為實現大面積低成本制備鈣鈦礦太陽能電池器件提供了可行的實施方案。
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1.一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述鈣鈦礦電池器件其結構包括依次層疊的襯底、陽極ITO、電子束蒸鍍空穴傳輸層NiOx、鈣鈦礦光活性層、電子束蒸鍍電子傳輸層Nb2O5和蒸鍍陰極Ag，對制備的器件進行退火處理后得到性能更高的器件。
2.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述的襯底為玻璃、石英、藍寶石、金屬、合金或不銹鋼薄膜；所述的陽極和陰極為金屬、金屬氧化物、聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)或其改性產物。
3.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述的金屬是指鋁、銀、金或銀鎂合金、鈦、銅等可用于充當電極的金屬；所述的金屬氧化物是指氧化銦錫、摻氟二氧化錫、氧化鋅和銦鎵鋅氧化物等可充當電極的金屬氧化物中的一種或兩種以上的組合。
4.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述的空穴傳輸層不限于單層，包括加入電子、激子阻擋層的多層情形。
5.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述鈣鈦礦光活性層的制備材料為共混或者
6.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于所述的電子傳輸層不限于單層，包括加入的空穴、激子阻擋層的多層情形。
7.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述的陽極與空穴傳輸層之間還可加入一層陽極緩沖層；所述陰極與電子傳輸層之間還可加入一層陰極緩沖層。
8.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述的熱退火方法包括接觸式的加熱方式如加熱臺直接加熱，或非接觸式加熱如利用熱輻射對器件進行熱退火處理。
9.權利要求1～8任一項所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于，包括以下步驟：取帶有陽極層的襯底材料，然后在陽極層上依次制備空穴傳輸層氧化鎳、鈣鈦礦光活性層、電子傳輸層氧化鈮和陰極，得到所述鈣鈦礦電池器件，然后對器件進行退火處理。
10.根據權利要求9所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述制備的方法包括電子束蒸鍍、熱蒸鍍、旋涂、刮涂、刷涂、噴涂、浸涂、輥涂、印刷、狹縫式涂布或噴墨打印中一種或兩種以上相結合的方法。
...【技術特征摘要】
1.一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述鈣鈦礦電池器件其結構包括依次層疊的襯底、陽極ito、電子束蒸鍍空穴傳輸層niox、鈣鈦礦光活性層、電子束蒸鍍電子傳輸層nb2o5和蒸鍍陰極ag，對制備的器件進行退火處理后得到性能更高的器件。
2.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述的襯底為玻璃、石英、藍寶石、金屬、合金或不銹鋼薄膜；所述的陽極和陰極為金屬、金屬氧化物、聚(3,4-亞乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)或其改性產物。
3.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述的金屬是指鋁、銀、金或銀鎂合金、鈦、銅等可用于充當電極的金屬；所述的金屬氧化物是指氧化銦錫、摻氟二氧化錫、氧化鋅和銦鎵鋅氧化物等可充當電極的金屬氧化物中的一種或兩種以上的組合。
4.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述的空穴傳輸層不限于單層，包括加入電子、激子阻擋層的多層情形。
5.根據權利要求1所述的一種提高鈣鈦礦器件性能的方法，其特征在于：所述鈣鈦礦光活性層的制備材料為共混或者非共混的組分不同...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李嚴波，劉欣，劉棟梁，
申請(專利權)人：電子科技大學長三角研究院湖州，
類型：發明
國別省市：
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