【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于太陽能電池，具體涉及一種柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、太陽能電池作為重要的可再生能源技術(shù)之一，其發(fā)展受到了廣泛關(guān)注。雖然晶硅太陽能電池為市場主流，但其效率提升已接近其29.43％的理論極限效率，主要瓶頸在于單結(jié)電池難以充分利用太陽光譜，導致能量損失。此外，硅材料的生產(chǎn)和加工成本較高，限制了其性價比的進一步提升。在此背景下，鈣鈦礦電池因其獨特的光電特性而研發(fā)興起。鈣鈦礦材料具有可調(diào)節(jié)的帶隙、高吸收系數(shù)和優(yōu)異的載流子傳輸性能，且制備工藝簡單、成本較低，使其在短時間內(nèi)效率迅速提升，成為太陽能電池領(lǐng)域的新焦點。
2、為進一步提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，研究者開始關(guān)注疊層太陽能電池的發(fā)展。疊層電池通過組合不同帶隙的子電池，能夠更有效地吸收太陽光譜，減少能量損失，從而突破單結(jié)電池的效率瓶頸，其中兩結(jié)疊層電池的理論極限效率就高達43％。鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光電性能和帶隙可調(diào)的特點，使其成為制備高效疊層電池的理想選擇。其中，柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池因其高效率、低成本、可彎曲、輕便等優(yōu)點，可應(yīng)用于可穿戴設(shè)備、便攜式電子設(shè)備、遮陽篷、車輛頂棚、智能建筑表皮、無人機等，實現(xiàn)隨時隨地供電，提高能源利用效率和產(chǎn)品智能化水平。因此，柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)成為未來太陽能電池的重要發(fā)展方向。
3、然而，在柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)過程中，仍面臨許多技術(shù)難點。相較于剛性疊層鈣鈦礦太陽能電池，柔性電池在彎曲、折疊等機械應(yīng)力作用下，容易造成電極斷裂、界面脫落等問題，影響電池的長期使用。因此需要通
4、因此，設(shè)計一種增強柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池的機械耐久性、提升柔性電池光電轉(zhuǎn)換效率和工作穩(wěn)定性的方法非常重要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的之一是提供一種柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，從受光正面至受光背面依次包括：柔性襯底、底電極、載流子傳輸層1、寬帶隙鈣鈦礦吸光層、載流子傳輸層2、隧穿復合層、載流子傳輸層3、窄帶隙鈣鈦礦吸光層、載流子傳輸層4和頂電極；
2、所述寬帶隙鈣鈦礦吸光層由寬帶隙鈣鈦礦材料和聚合物彈性體制成。
3、進一步地，所述寬帶隙鈣鈦礦吸光層采用以下方式之一制成：
4、方式一，在采用旋涂法制備寬帶隙鈣鈦礦吸光層時，向反溶劑中加入聚合物彈性體，然后退火；
5、方式二，在采用涂布法制備寬帶隙鈣鈦礦吸光層時，在寬帶隙鈣鈦礦材料形成的濕膜退火前或初步退火后再次涂布含有聚合物彈性體的反溶劑，然后再次退火。
6、進一步地，所述聚合物彈性體選自聚烯烴彈性體(poe)、聚異丁烯(pib)、熱塑性聚氨酯(tpu)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(sebs)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva)。
7、進一步地，所述反溶劑為本領(lǐng)域常用的反溶劑，如苯甲醚、甲苯、氯苯、二氯苯、乙酸乙酯、正丁醇、異丙醇等。
8、進一步地，所述寬帶隙鈣鈦礦材料為abx3型化合物，其中a選自甲脒離子(fa+)、甲胺離子(ma+)、銫離子(cs+)；b為鉛離子(pb2+)；x選自碘離子(i-)、溴離子(br-)、氯離子(cl-)。
9、在本專利技術(shù)中，所述柔性襯底、底電極、載流子傳輸層1、載流子傳輸層2、隧穿復合層、載流子傳輸層3、窄帶隙鈣鈦礦吸光層、載流子傳輸層4和頂電極均可采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的材料制成。
10、所述柔性襯底可采用有機聚合物襯底、金屬箔片或柔性超薄玻璃，其中有機聚合物可以為但不限于聚對苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚酰亞胺(pi)、聚二甲基硅氧烷(pdms)等；金屬箔片可以為但不限于銅箔、銀箔、金箔、鋁箔、鈦箔、不銹鋼箔等。
11、所述底電極和頂電極可采用透明導電氧化物、金屬、導電有機物或?qū)щ娞疾牧现瞥桑渲型该鲗щ娧趸锟梢詾榈幌抻谘趸熷a(ito)、氧化銦鋅(izo)、氧化銦鎢(iwo)、摻氟氧化錫(fto)、摻鋁氧化鋅(azo)等；金屬可以采用但不限于金、銀、鋁、銅等一種或多種金屬材料的組合；導電有機物可以為但不限于高導的聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽(pedot-pss)等；導電碳材料可以是但不限于碳納米管、石墨烯以及其它碳電極材料的一種或多種材料的組合。
12、所述載流子傳輸層1和載流子傳輸層3采用導電類型相同的p型或n型半導體材料制成。其中p型半導體材料可以為但不限于聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](ptaa)、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-meotad)、聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽(pedot-pss)、[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸(2pacz)、[4-(9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸(4pacz)、[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸(meo-2pacz)、[4-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸(meo-4pacz)、(4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基)膦酸(me-4pacz)、氧化鎳(nio)、氧化鉬(moo3)、氧化亞銅(cu2o)等一種或多種材料的組合；n型半導體材料可以為但不限于氧化鈦(tio2)、氧化錫(sno2)、氧化鋅(zno)、氧化釩(v2o5)、氧化鋅錫(zn2sno4)、富勒烯(c60)、石墨烯、富勒烯衍生物[6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯(pcbm)等一種或多種材料的組合。
13、所述載流子傳輸層2和載流子傳輸層4采用與載流子傳輸層1導電類型相反的n型或p型半導體材料制成。其中n型半導體材料可以為但不限于氧化鈦(tio2)、氧化錫(sno2)、氧化鋅(zno)、氧化釩(v2o5)、氧化鋅錫(zn2sno4)、富勒烯(c60)、石墨烯、富勒烯衍生物[6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯(pcbm)等一種或多種材料的組合；p型半導體材料可以為但不限于聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](ptaa)、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-meotad)、聚3，4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸鹽(pedot-pss)、[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸(2pacz)、[4-(9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸(4本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，從受光正面至受光背面依次包括：柔性襯底、底電極、載流子傳輸層1、寬帶隙鈣鈦礦吸光層、載流子傳輸層2、隧穿復合層、載流子傳輸層3、窄帶隙鈣鈦礦吸光層、載流子傳輸層4和頂電極，其特征在于，所述寬帶隙鈣鈦礦吸光層由寬帶隙鈣鈦礦材料和聚合物彈性體制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述寬帶隙鈣鈦礦吸光層采用以下方式之一制成：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述聚合物彈性體選自聚烯烴彈性體、聚異丁烯、熱塑性聚氨酯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述反溶劑選自苯甲醚、甲苯、氯苯、二氯苯、乙酸乙酯、正丁醇、異丙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述寬帶隙鈣鈦礦材料為ABX3型化合物，其中A選自甲脒離子、甲胺離子、銫離子；B為鉛離子；X選自碘離子、溴離子、氯離子。
6.權(quán)利要求1所述的柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，從受光正面至受光背面依次包括：柔性襯底、底電極、載流子傳輸層1、寬帶隙鈣鈦礦吸光層、載流子傳輸層2、隧穿復合層、載流子傳輸層3、窄帶隙鈣鈦礦吸光層、載流子傳輸層4和頂電極，其特征在于，所述寬帶隙鈣鈦礦吸光層由寬帶隙鈣鈦礦材料和聚合物彈性體制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述寬帶隙鈣鈦礦吸光層采用以下方式之一制成：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性疊層鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述聚合物彈性體選自聚烯烴彈性體、聚...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：譚海仁，郭津巖，李祿東，歐文楠，
申請(專利權(quán))人：南京大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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