【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鈣鈦礦光伏，具體而言，涉及一種透明電極、鈣鈦礦光伏器件及制備方法。
技術介紹
1、鈣鈦礦光伏器件不僅由鈣鈦礦層組成，還由透明電極、頂電極、電子和空穴傳輸層共同組成。通常，p-i-n結構是首選，因為p-i-n結構的鈣鈦礦光伏器件具有優越的穩定性。但目前該結構內的透明電極一般為ito(氧化銦錫)或fto(氟摻雜氧化錫)。
2、然而，上述兩種透明電極均存在缺點。
3、ito雖然具有普適性，但因為其最開始是應用在顯示等領域，對鈣鈦礦并不特別的適配。這是由于，鈣鈦礦具有帶隙可調的特性，其吸收光波長范圍是可控的。而低電阻時，ito難以保持其某波段的高透過性，使得其透光率難以進行調整，從而導致難以在光學上對不同帶隙的鈣鈦礦進行匹配。另外，ito的功函數也固定在4.7ev左右，無法實現適配鈣鈦礦的調整。這樣就會導致，以ito為基底的鈣鈦礦光伏器件會存在著一定的voc(開路電壓)以及jsc(短路電流)損失，導致pce(光電轉化效率)有一定上限。
4、fto與ito一樣也是先應用于其它領域，并沒有對鈣鈦礦光伏器件進行適配，無法根據鈣鈦礦的帶隙，即導帶、價帶的位置去進行光透過波段的優化以及功函數的匹配，因此也存在著jsc以及voc的損失。
5、另外，現有的鈣鈦礦光伏器件一般需要進行特別的封裝，導致層結構復雜、制備過程繁瑣。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種透明電極、鈣鈦礦光伏器件及制備方法，以解決一般透明電極難以適配鈣
2、本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：
3、本專利技術提供一種用于鈣鈦礦光伏器件的透明電極，包括基底，所述基底上依次設有第一金屬化合物層、超薄金屬層和第二金屬化合物層；所述第一金屬化合物層的材料、所述第二金屬化合物層的材料中包括含有氧的金屬化合物和/或含有氮的金屬化合物。
4、在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進。
5、進一步，所述第一金屬化合物層和所述第二金屬化合物層的材料相同或不同。
6、進一步，所述含有氧的金屬化合物包括，氧化鋅、氧化鈦、氧化鈮、氧化鐿、氧化錫、氧化鎢、氧化鉬、氧化鎳、氧化銦、氧化鈣、氧化鈷、氧化鉛、氧化鉑、氧化鉭、氧化鋇、氧化鋯、氧化銣、氧化鍶、錫酸鋅、鈦酸鍶、錫酸鋇中的一種或多種。
7、進一步，所述含有氮的金屬化合物包括，氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、氮化鉭、氮化硼、氮化鋯、氮化鉬、氮化鐵、氮化釩、氮化鉻中的一種或多種。
8、進一步，所述第一金屬化合物層的材料、所述第二金屬化合物層的材料中還包括摻雜的金屬，所述摻雜的金屬為cu、au、cs、v、cr、fe、ce、pt、pb、co、mo、mn、ni、ca、li、sn、ba、zr、y、ta、mg、rb、sr、be中的一種或多種，摻雜的金屬的質量占所述材料的總質量的1％ˉ50％。
9、進一步，所述第一金屬化合物層和所述第二金屬化合物層的厚度為1ˉ50nm，所述第一金屬化合物層和所述第二金屬化合物層的厚度相同或不同。
10、進一步，所述超薄金屬層的材質為金屬或金屬合金；所述金屬包括ag、al、cu、au、cr、pt、ni中一種；所述金屬合金為在ag、al、cu、au、cr、pt中的一種金屬中摻雜cu、au、cs、v、cr、fe、ce、pt、pb、co、mo、mn、ni、ca、li、sn、ba、zr、y、ta、mg、rb、sr、be中的一種或多種金屬，摻雜的金屬的質量占所述金屬合金總質量的1％ˉ50％。
11、進一步，所述超薄金屬層的厚度為0.5nmˉ15nm。
12、進一步，所述基底為石英片、pet、pen、pi、cpi、pu、tpu中的一種。
13、本專利技術還提供一種鈣鈦礦光伏器件，包括如上述的透明電極，所述透明電極上依次設有空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層和頂電極。
14、本專利技術還提供一種如上述的鈣鈦礦光伏器件的制備方法，先制備所述透明電極，再在所述第二金屬化合物層上依次制備所述空穴傳輸層、所述鈣鈦礦層、所述電子傳輸層和所述頂電極。
15、進一步，所述透明電極的制備方法為，采用磁控濺射的方法，在所述基底上依次濺射沉積所述第一金屬化合物層、所述超薄金屬層和所述第二金屬化合物層；所述濺射沉積的功率為0.1ˉ8kw，所述濺射沉積的氣體環境中包括工作氣體和反應氣體，所述工作氣體與所述反應氣體的體積流量比為300：0ˉ150；所述工作氣體為氬氣，所述反應氣體中包括氧氣、氮氣、氨氣中的至少一種。
16、進一步，所述磁控濺射的真空度為10-1ˉ10-6pa。
17、進一步，所述磁控濺射時，所述基底的牽引速度為0.1ˉ1.5m/min。
18、進一步，完成所述磁控濺射后，得到卷材，對所述卷材進行電阻測試和透光率測試，并對測試結果符合標準的卷材進行后處理，得到所述透明電極。
19、本專利技術的有益效果為：
20、(1)本專利技術的透明電極，具有良好的透光性和功函數，能夠匹配不同帶隙的鈣鈦礦光伏器件；
21、(2)本專利技術的透明電極，能夠實現對鈣鈦礦光伏器件的光電轉化效率的提升；
22、(3)本專利技術的透明電極，第一金屬化合物層和第二金屬化合物層還可以防止水汽和氧氣進入到鈣鈦礦層中降解鈣鈦礦，起到封裝效果，延長鈣鈦礦光伏器件的使用壽命；
23、(4)本專利技術的鈣鈦礦光伏器件，采用本專利技術的透明電極，具有與鈣鈦礦層適配的功函數，使鈣鈦礦光伏器件的開路電壓和短路電流的損失大幅度降低，從而有效提高光電轉化效率。
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1.一種透明電極，包括基底(10)，其特征在于，所述基底(10)上依次設有第一金屬化合物層(1)、超薄金屬層(3)和第二金屬化合物層(2)；所述第一金屬化合物層(1)的材料、所述第二金屬化合物層(2)的材料中包括含有氧的金屬化合物和/或含有氮的金屬化合物。
2.根據權利要求1所述的一種透明電極，其特征在于，所述第一金屬化合物層(1)的材料和所述第二金屬化合物層(2)的材料相同或不同。
3.根據權利要求2所述的一種透明電極，其特征在于，所述含有氧的金屬化合物包括，氧化鋅、氧化鈦、氧化鈮、氧化鐿、氧化錫、氧化鎢、氧化鉬、氧化鎳、氧化銦、氧化鈣、氧化鈷、氧化鉛、氧化鉑、氧化鉭、氧化鋇、氧化鋯、氧化銣、氧化鍶、錫酸鋅、鈦酸鍶、錫酸鋇中的一種或多種。
4.根據權利要求2所述的一種透明電極，其特征在于，所述含有氮的金屬化合物包括，氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、氮化鉭、氮化硼、氮化鋯、氮化鉬、氮化鐵、氮化釩、氮化鉻中的一種或多種。
5.根據權利要求2所述的一種透明電極，其特征在于，所述第一金屬化合物層(1)的材料、所述第二金屬化合物層(2)的材料中還包
6.根據權利要求1ˉ5任意一項所述的一種透明電極，其特征在于，所述第一金屬化合物層(1)和所述第二金屬化合物層(2)的厚度為1ˉ50nm，所述第一金屬化合物層(1)和所述第二金屬化合物層(2)的厚度相同或不同。
7.根據權利要求1ˉ5任意一項所述的一種透明電極，其特征在于，所述超薄金屬層(3)的材質為金屬或金屬合金；所述金屬包括Ag、Al、Cu、Au、Cr、Pt、Ni中一種；所述金屬合金為在Ag、Al、Cu、Au、Cr、Pt中的一種金屬中摻雜Cu、Au、Cs、V、Cr、Fe、Ce、Pt、Pb、Co、Mo、Mn、Ni、Ca、Li、Sn、Ba、Zr、Y、Ta、Mg、Rb、Sr、Be中的一種或多種金屬，摻雜的金屬的質量占所述金屬合金總質量的1％ˉ50％。
8.根據權利要求7所述的一種透明電極，其特征在于，所述超薄金屬層(3)的厚度為0.5nmˉ15nm。
9.根據權利要求1ˉ5任意一項所述的一種透明電極，其特征在于，所述基底(10)為石英片、PET、PEN、PI、CPI、PU、TPU中的一種。
10.一種鈣鈦礦光伏器件，其特征在于，包括如權利要求1ˉ9任意一項所述的透明電極，還包括空穴傳輸層(20)、鈣鈦礦層(30)、電子傳輸層(40)和頂電極(50)。
11.一種如權利要求10所述的鈣鈦礦光伏器件的制備方法，其特征在于，先制備所述透明電極，再在所述第二金屬化合物層(2)上依次制備所述空穴傳輸層(20)、所述鈣鈦礦層(30)、所述電子傳輸層(40)和所述頂電極(50)。
12.根據權利要求11所述的一種鈣鈦礦光伏器件的制備方法，其特征在于，所述透明電極的制備方法為，采用磁控濺射的方法，在所述基底(10)上依次濺射沉積所述第一金屬化合物層(1)、所述超薄金屬層(3)和所述第二金屬化合物層(2)；所述濺射沉積的功率為0.1ˉ8kw，所述濺射沉積的氣體環境中包括工作氣體和反應氣體，所述工作氣體與所述反應氣體的體積流量比為300：0ˉ150；所述工作氣體為氬氣，所述反應氣體中包括氧氣、氮氣、氨氣中的至少一種。
13.根據權利要求12所述的一種鈣鈦礦光伏器件的制備方法，其特征在于，所述磁控濺射的真空度為10-1ˉ10-6Pa。
14.根據權利要求12所述的一種鈣鈦礦光伏器件的制備方法，其特征在于，所述磁控濺射時，所述基底(10)的牽引速度為0.1ˉ10m/min。
15.根據權利要求12所述的一種鈣鈦礦光伏器件的制備方法，其特征在于，完成所述磁控濺射后，得到卷材，對所述卷材進行電阻測試和透光率測試，并對測試結果符合標準的卷材進行后處理，得到所述透明電極。
...【技術特征摘要】
1.一種透明電極，包括基底(10)，其特征在于，所述基底(10)上依次設有第一金屬化合物層(1)、超薄金屬層(3)和第二金屬化合物層(2)；所述第一金屬化合物層(1)的材料、所述第二金屬化合物層(2)的材料中包括含有氧的金屬化合物和/或含有氮的金屬化合物。
2.根據權利要求1所述的一種透明電極，其特征在于，所述第一金屬化合物層(1)的材料和所述第二金屬化合物層(2)的材料相同或不同。
3.根據權利要求2所述的一種透明電極，其特征在于，所述含有氧的金屬化合物包括，氧化鋅、氧化鈦、氧化鈮、氧化鐿、氧化錫、氧化鎢、氧化鉬、氧化鎳、氧化銦、氧化鈣、氧化鈷、氧化鉛、氧化鉑、氧化鉭、氧化鋇、氧化鋯、氧化銣、氧化鍶、錫酸鋅、鈦酸鍶、錫酸鋇中的一種或多種。
4.根據權利要求2所述的一種透明電極，其特征在于，所述含有氮的金屬化合物包括，氮化硅、氮化鋁、氮化鈦、氮化鉭、氮化硼、氮化鋯、氮化鉬、氮化鐵、氮化釩、氮化鉻中的一種或多種。
5.根據權利要求2所述的一種透明電極，其特征在于，所述第一金屬化合物層(1)的材料、所述第二金屬化合物層(2)的材料中還包括摻雜的金屬，摻雜的金屬為cu、au、cs、v、cr、fe、ce、pt、pb、co、mo、mn、ni、ca、li、sn、ba、zr、y、ta、mg、rb、sr、be中的一種或多種，摻雜的金屬的質量占所述材料的總質量的1％ˉ50％。
6.根據權利要求1ˉ5任意一項所述的一種透明電極，其特征在于，所述第一金屬化合物層(1)和所述第二金屬化合物層(2)的厚度為1ˉ50nm，所述第一金屬化合物層(1)和所述第二金屬化合物層(2)的厚度相同或不同。
7.根據權利要求1ˉ5任意一項所述的一種透明電極，其特征在于，所述超薄金屬層(3)的材質為金屬或金屬合金；所述金屬包括ag、al、cu、au、cr、pt、ni中一種；所述金屬合金為在ag、al、cu、au、cr、pt中的一種金屬中摻雜cu、au、cs、v、cr、fe、ce、pt、pb、co、mo、m...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳振灃，賴文雋，蘇庚揚，仲樹棟，
申請(專利權)人：廣東粵港澳大灣區協同創新研究院，
類型：發明
國別省市：
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