【CN109830599A】一种钙钛矿太阳能电池及其制造方法【专利】

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说 明 书
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一种钙钛矿太阳能电池及其制造方法
技术领域 [0001] 本发明涉及光伏器件技术领域，尤其是涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制造方 法。
背景技术
[0002] 早在2006年日本桐荫横滨大学的Miyasaka教授课Байду номын сангаас组尝试将钙钛矿材料作为光
吸收材料 用于染料敏化太阳能电 池中 ，他们于2009年首次报道了太阳能转化效率为3-4％
的染料敏化钙钛矿太阳能电池(J .Am .Chem .Soc .,2009 ,131 ,6050)。接着韩国成均馆大学的
Nam-Gyu Park教授课题组通过优化前驱体溶液浓度和退火温度，使能量转化效率提升了近
一倍(Nanoscale ,2011 ,3 ,4088) ，而钙钛矿太阳能电池真正得到关注是他们将钙钛矿材料
权利要求书2页 说明书11页 附图7页
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权 利 要 求 书
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1 .一种制造钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，包括： 获取衬底； 依次用微米级半导体专用洗涤剂、去离子水、丙酮和异丙醇超声清洗所述衬底并烘干； 在所述衬底上形成阳极层； 在常温下用电子束蒸镀的方法在所述阳极层上形成非晶氧化镍层作为空穴传输层，其 中所述非晶氧化镍层的厚度为20-50纳米； 在无水无氧并且充满高纯氮气的环境下在所述空穴传输层上旋涂形成组分包括 CsMAFAPbIBr的混合型钙钛矿光活性层，其中所述混合型钙钛矿光活性层的厚度为550-600 纳米； 将形成了所述混合型钙钛矿光活性层的所述衬底在110摄氏度下进行加热处理； 在加热处理 后的 所述混合型钙钛矿光活性层上使 用电 子束蒸镀的 方法蒸镀五氧化二 铌层作为电子传输层，其中所述电子传输层的厚度为20-70纳米； 在所述电子传输层上形成阴极层，其中所述阴极层的厚度不小于80纳米。 2 .如权利要求1所述的方法，其特征在于：用电子束蒸镀的方法在所述阳极层上形成非 晶氧化镍层作为空穴传输层的过程中，在电子束蒸镀腔室中通入纯度为99 .999%以上的氧 气。 3 .如权利要求1或者2所述的方法，其特征在于：所述衬底为玻璃、石英、蓝宝石、聚酰亚 胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯对苯二酸脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、金属或合金薄膜。 4 .如权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于：所述阳极层和所述阴极层为 金属、金属氧化物、聚(3 ,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)或其改性产物。 5 .如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述金属为铝、银、钛、金、金镁合金或银镁合 金；所述金属氧化物为氧化铟锡、掺氟二氧化锡、氧化锌和铟镓锌氧化物中的一种或两种以 上的组合。 6 .如权利要求1至5中任意一项所述的方法，其特征在于： 在所述阳极层上形成非晶氧化镍层作为空穴传输层还包括：在所述非晶氧化镍层上形 成电子阻挡层和/或激子阻挡层，其中所述非晶氧化镍层与所述电子阻挡层和/或激子阻挡 层作为所述空穴传输层； 和/或 在加热处理 后的 所述混合型钙钛矿光活性层上蒸镀五氧化二铌层作为电 子传输层还 包括：在所述五氧化二铌层上形成空穴阻挡层和/或激子阻挡层，其中所述五氧化二铌层与 所述空穴阻挡层和/或激子阻挡层作为所述电子传输层。 7 .如权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，还包括： 在所述阳极层与所述空穴传输层之间形成阳极缓冲层； 和/或 在所述阴极层与所述电子传输层之间形成阴极缓冲层。 8 .如权利要求1至7中任意一项所述的方法，其特征在于，所述混合型钙钛矿光活性层 由共混或者非共混的钙钛矿光吸收材料形成。 9 .一种由权利要求1至8中任意一项所述的方法制造的钙钛矿太阳能电池，其特征在 于，包括：
代理人 廖曾 贺立中
(51)Int .Cl . H01L 51/42(2006 .01) H01L 51/48(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109830599 A (43)申请公布日 2019.05.31
( 54 )发明 名称 一种钙钛矿太阳能电池及其制造方法
( 57 )摘要 本发明实施例公开了一种钙钛矿太阳能电
用于类似有机薄膜太阳能电池的全固态结构中，并使得能量转换效率和稳定性得到了大大
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910021810 .8
(22)申请日 2019 .01 .10
(71)申请人 电子科技大学 地址 610000 四川省成都市高新区（西区） 西源大道2006号
(72)发明人 刘欣 李严波
(74)专利代理机构 成都其高专利代理事务所 (特殊普通合伙) 51244
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权 利 要 求 书
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衬底； 阳极层，所述阳极层形成在所述衬底上； 非晶氧化镍层的空穴传输层，所述空穴传输层形成在所述阳极层上，并且厚度为20-50 纳米； 混合型钙钛矿光活性层，所述混合型钙钛矿光活性层的组分包括CsMAFAPbIBr，并且形 成在所述空穴传输层上，所述混合型钙钛矿光活性层的厚度为550-600纳米； 五氧化二铌层的电 子传输层 ，所述电 子传输层形成 在所述混合型钙钛矿光活性层上 ， 其中所述电子传输层的厚度为20-70纳米； 阴极层，所述阴极层形成在所述电子传输层上，所述阴极层的厚度不小于80纳米。 10 .如权利要求9所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于： 所述空穴传输层还包括电子阻挡层和/或激子阻挡层； 和/或 所述电子传输层还包括空穴阻挡层和/或激子阻挡层； 和/或 所述阳极层与所述空穴传输层之间还包括阳极缓冲层； 和/或 所述阴极层与所述电子传输层之间还包括阴极缓冲层。
池器件及其制造方法。该钛矿太阳能电池器件包 括依次层叠的衬底、阳极（ITO）、空穴传输层（非 晶NiOx）、钙钛矿光吸收层、电子传输层（Nb2O5）和 阴极。本发明的钙钛矿太阳能电池器件及其制备 方法获得了较高的能量转化效率和较高的开路 电压，且具备较低的加工成本和能够实现大面积 加工，因而在钙钛矿太阳能电池领域具有良好的 应用前景。