CN104036963A - 全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法 - Google Patents
全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104036963A CN104036963A CN201410244599.3A CN201410244599A CN104036963A CN 104036963 A CN104036963 A CN 104036963A CN 201410244599 A CN201410244599 A CN 201410244599A CN 104036963 A CN104036963 A CN 104036963A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- layer
- organic
- perovskite
- inorganic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/50—Organic perovskites; Hybrid organic-inorganic perovskites [HOIP], e.g. CH3NH3PbI3
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/542—Dye sensitized solar cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法,其包括透明导电基底的制备、金属氧化物致密层的制备、多孔结构或平面结构/有机-无机钙钛矿材料结构层的制备、空穴导电层结构的制备以及电极的制备等步骤。本发明利用有机-无机钙钛矿材料替代染料敏化太阳电池结构中的光敏染料和液态电解质,增加了电池的光谱响应范围,降低了电池的制备和封装难度,所制备的有机-无机钙钛矿太阳电池效率高、稳定性好、基底适应性好、工艺简单、重复性好,可应用于规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,具体涉及一种基于全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法。
背景技术
染料敏化太阳电池由于其具有制备工艺简单、成本低以及光电转换效率高的特点,被认为是最有希望成为硅太阳电池替代品的新型太阳电池之一。传统的敏化太阳电池主要由充分吸附有光敏染料分子的多孔TiO2薄膜与透明导电玻璃组成的光阳极、在透明导电玻璃表面负载有具有催化还原能力Pt材料的对电极以及含有氧化还原对的液态电解质三部分组成。从1991年染料敏化太阳电池诞生之日时7.1%的光电转换效率到2014年电池的光电转换换效率突破13%,在近二十多年的时间里,科学家们通过优化电池结构和改良电池材料等方法使得染料敏化太阳电池得到了长足的发展。但是一方面液态电解质具有较高的载流子移动速率有助于得到高效率的电池,另一方面由于电池结构中的液态电解质对电池的封装造成了严重阻碍,制约了电池的长期稳定使用。科学家们为了解决这个问题开发了一系列的准固态和固态电解质在取代传统的液态电解质,但是受到固态电解质中载流子迁移率的限制固态电解质的染料敏化太阳电池的效率仍然较低。
钙钛矿敏化太阳电池是近几年新兴发展出来的新型敏化太阳电池,它利用具有钙钛矿结构的有机-金属卤化物替代传统染料敏化太阳电池中的有机染料。利用钙钛矿材料作为核心进行太阳光的吸收、利用从而进行光伏发电的过程。与传统的染料敏化太阳电池相比,钙钛矿材料具有比光敏染料具有更加宽的太阳光响应范围。而且钙钛矿敏化太阳电池不仅可以采用液相沉积工艺、气相沉积工艺以及液相/气相混合沉积工艺,电池结构简洁,制备工艺简单。因此有机-无机杂化钙钛矿太阳电池非常有希望成为新一代的太阳电池。
发明内容
本发明目的在于提供一种新的基于全固态有机-无机杂化钙钛矿材料太阳电池的制备方法,克服传统染料敏化太阳电池结构对光敏染料和液态电解质的依赖,增加了电池的光谱响应范围,降低了电池的制备和封装难度。本发明所制备的有机-无机钙钛矿太阳电池效率高,基底适应性好,稳定性好,工艺过程简单,重复性好,对设备要求低,适合产业化规模生产。
本发明提供了一种基于全固态有机无机钙钛矿材料作为光吸收材料的太阳电池的制备方法,可以适用于制备两种不同结构(含有多孔层或不含多孔层)的全固态有机无机钙钛矿太阳电池,具体步骤包括:
(1)利用磁控溅射方法在普通玻璃或石英玻璃表面制备透明导电薄膜,制得透明导电基底;
(2)利用化学刻蚀方法将所述透明导电基底上多余的透明导电薄膜刻蚀掉,获得目标图案;
(3)利用磁控溅射方法在所述目标图案的区域内制备金属氧化物致密层;其中,所述金属氧化物包括二氧化钛、氧化锌;所述金属氧化物致密层的厚度为50-100nm;
(4)将上述步骤获得的二氧化钛电极置于四氯化钛水溶液中,70℃保温30分钟,再用去离子水和乙醇冲洗、烘干,利用旋涂法在所述电极表面旋涂纳米二氧化钛浆料,于500℃马弗炉中加热20-40分钟,形成多孔结构的二氧化钛薄层;
(5)利用旋涂法在上述步骤(4)所得的二氧化钛多孔电极上或在上述步骤(3)所得的金属氧化物致密层上旋涂有机-无机钙钛矿材料前驱体溶液,于100℃加热台上烘烤30分钟,分别获得钙钛矿材料/多孔材料混合结构或钙钛矿材料-金属氧化物结构;
(6)在上述步骤(5)所得的结构表面旋涂含有空穴导电材料的溶液制备空穴导电层;
(7)利用真空蒸镀技术在上述步骤(6)所得电极表面制备一层金属金或银电极,制备得到所述具有多孔结构或平面结构的全固态钙钛矿电池。
本发明的一个实施方案中,多孔结构的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法包括:透明导电基底的制备、金属氧化物致密层的制备、多孔结构的制备(基于多孔结构的太阳电池)、有机无机钙钛矿材料结构层的制备、空穴导电层结构的制备以及金属电极的制备,其具体步骤包括:
(1)利用磁控溅射方法在普通玻璃或石英玻璃表面制备透明导电薄膜,制备获得透明导电基底;
(2)利用化学刻蚀方法,将步骤(1)所制得的透明导电基底上多余的透明导电材料刻蚀掉,以获得相应目标图案;
(3)利用磁控溅射方法,在步骤(2)所得图案的相应区域内制备一层致密的金属氧化物致密层;其中,所述金属氧化物层包括二氧化钛和氧化锌;所述金属氧化物致密层的厚度为50-100nm;
(4)将步骤(3)所得二氧化钛电极置于四氯化钛水溶液中,70℃保温30分钟,保温完成后利用去离子水和乙醇进行冲洗、烘干,利用旋涂法在电极表面旋涂纳米二氧化钛浆料,于500℃马弗炉中加热20分钟,形成多孔结构的二氧化钛薄层;
(5)利用旋涂法,在步骤(4)所得具有多孔结构的电极上旋涂有机-无机钙钛矿材料前驱体溶液,于100℃加热台上烘烤30分钟,获得具有有机-无机钙钛矿材料/多孔材料混合结构的电极;
(6)在步骤(5)所得电极表面旋涂含有空穴导电材料的溶液,形成空穴导电层;
(7)在步骤(6)所得电极表面利用真空蒸镀技术制备一层金属金或银电极,制备获得具有多孔结构的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池。
本发明的一个具体实施方案中,平面式结构的不含多孔层的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法包括:透明导电基底的制备、金属氧化物致密层的制备、有机无机钙钛矿材料结构层的制备、空穴导电层结构的制备以及金属电极的制备;具体包括以下步骤:
(1)利用磁控溅射方法在普通玻璃或石英玻璃表面制备透明导电薄膜,制备获得透明导电基底;
(2)利用化学刻蚀方法将上述步骤所制得的透明导电基底上多余的透明导电材料刻蚀掉,以获得相应目标图案;
(3)利用磁控溅射方法在上述步骤所得图案的相应区域内制备一层致密的金属氧化物致密层,其中,金属氧化物层包括二氧化钛和氧化锌,所述金属氧化物致密层厚度为50-100nm;
(5)利用旋涂法在上述步骤(3)所得的金属氧化物致密层上旋涂有机-无机钙钛矿材料前驱体溶液,于100℃加热台上烘烤30分钟,获得钙钛矿材料-金属氧化物结构;
(6)在上述步骤所得电极表面旋涂含有空穴导电材料的溶液,形成空穴导电层;
(7)在上述步骤所得电极表面利用真空蒸镀技术制备一层金属金或银电极,制备得到平面式结构的不含多孔层的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池。
与本发明含有多孔结构的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法比较,制备平面式结构的不含多孔层的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的过程中省略了步骤(4),其他步骤及条件均相同。
本发明制备方法中,步骤(1)中,所述透明导电薄膜包括锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌等掺杂的宽禁带氧化物薄膜。优选地,所述透明导电薄膜为铝掺杂氧化锌透明导电薄膜。
步骤(1)中,所述制备透明导电薄膜的磁控溅射方法的具体工艺为:溅射腔体的基础真空度为3×10-3Pa,氩气流量为15sccm,溅射腔衬底温度为250℃,溅射时的工作气压为0.3Pa,溅射功率密度为1W/cm-2,使用的靶材为1wt%铝掺杂的氧化锌陶瓷靶。
步骤(2)中,所述化学刻蚀法是利用锌粉和0.2M的稀盐酸反应进行刻蚀。
步骤(3)中,所述制备二氧化钛(TiO2)致密层的磁控溅射方法具体工艺为:溅射腔体的基础真空度为2×10-3Pa,氩气流量为15sccm,溅射时的工作气压为0.4Pa,射频溅射功率为4W/cm2,使用的靶材为99.99%纯度的二氧化钛陶瓷靶。
步骤(3)中,所述制备氧化锌(ZnO)致密层的磁控溅射方法具体工艺为:溅射腔体的基础真空度为不大于3×10-3Pa,氩气流量为15-25sccm,溅射时的工作气压为0.2-0.4Pa,射频溅射功率为0.8-1.2W/cm2,使用的靶材为99.99%纯度的氧化锌陶瓷靶。
步骤(4)中,所述四氯化钛水溶液的浓度为40mM。
步骤(4)中,多孔层二氧化钛(TiO2)浆料包含的组成成份及比例为:将乙酸酸化的P25TiO2粉末、含乙基纤维素10%质量比的乙醇溶液以及松油醇按照质量比为0.06∶3∶2进行均匀混合分散。最后加入三倍质量的乙醇进行稀释。
步骤(4)中,所述旋涂转速为2000转/分钟。
步骤(5)中,所述有机-无机钙钛矿材料前驱体溶液的组成成份和比例为:CH3NH3I与PbCl2按照摩尔比为3∶1溶于氮-氮二甲基甲酰胺溶液中形成40wt%的溶液。
步骤(5)中,所述旋涂转速为3000转/分钟。
步骤(6)中,所述含空穴导电材料的溶液(即空穴层旋涂溶液)的具体成份和组成为:0.17M的2,2′,7,7′-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9′-螺二芴,0.198M的4-叔丁基吡啶,双三氟甲烷0.064M的磺酰亚胺锂溶于氯苯与乙腈的混合溶剂(体积比为10∶1)中形成40wt%的溶液。
步骤(6)中,所述空穴层旋涂的转速为3000转/分钟。
步骤(7)中,真空蒸镀的真空度为7×10-4Pa,金的蒸镀厚度为100nm。
其中,所采用的“磁控溅射技术”是利用真空下气体辉光放电形成等离子体,等离子通过加速轰击目标靶材实现靶材材料在目标基底上沉积的方法。磁控溅射技术广泛应用于薄膜材料的制备领域。
其中,所采用的“旋涂方法”是指利用高速旋转的离心力作用,溶液或胶体在基底上均匀形成薄膜的薄膜制备方法。旋涂法广泛应用于薄膜材料的化学制备领域中。
其中,所采用的“真空蒸镀技术”是指在高的真空度下,对固体原材料进行加热达到和超过其沸点,固体材料形成气体在目标基板上沉积形成固体薄膜的方法。真空蒸镀技术广泛应用于薄膜材料的制备领域。
本发明中,有机-无机钙钛矿材料主要有有机金属卤化物,包括CH3NH3PbBr3、CH3NH3PbI3和CH3NH3PbI2Cl。由于CH3NH3PbI2Cl在大气环境下对水具有更好的稳定性,因此较佳的有机-无机钙钛矿材料为CH3NH3PbI2Cl。
本发明中,空穴导电材料(即空穴传导材料)主要包括聚-3己基噻吩(P3HT)、4-(二乙基氨基)苯甲醛二苯腙(DEH)和2,2′,7,7′-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9′-螺二芴(spiro-OMeTAD)等,其中,由于在spiro-OMeTAD中具有最长的载流子寿命,因此较佳的空穴传导材料为spiro-OMeTAD。
本发明还提出了按上述方法制备得到的含有多孔结构的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池,其结构包括玻璃基板、透明导电薄膜材料、金属致密层、多孔结构/有机-无机钙钛矿结构层、空穴传导层和金属电极层。本发明还提出了按上述方法制备得到的平面结构的不含多孔层的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池,其包括玻璃基板、透明导电薄膜材料、金属致密层、平面的有机-无机钙钛矿结构层、空穴传导层和金属电极层,其具有传统无机硅或铜铟镓硒薄膜太阳电池的p--n结构,相关制备技术可控性能好,易实现大规模化制备。
本发明制备方法工艺简单,所涉及的结构简洁,克服了基于多孔结构的传统染料敏化太阳电池中对有机光敏染料以及含有氧化还原对的液态电解质的使用,降低了电池封装的难度,并且可以实现很高的电池效率。利用本发明方法制备的具有多孔结构的电池光电转换效率达到了12.1%,不含有多孔结构的平面式电池的效率达到了11.6%。本发明方法制备的全固态薄膜太阳电池工艺简单、光电转换效率高,并且可以突破解决液态染料敏化太阳电池长期使用的稳定性问题。
附图说明
图1是本发明方法制备的含有多孔结构的有机-无机钙钛矿太阳电池的结构示意图。
图2是本发明方法制备的平面结构的有机-无机钙钛矿太阳电池的结构示意图。
图3是本发明方法制备的甲胺铅碘氯(CH3NH3PbI2Cl)钙钛矿光吸收材料的XRD测试结果。
图4是本发明方法制备的多孔结构全固态有机-无机杂化钙钛矿电池为太阳电池的外量子效应谱,电池在400-700nm范围内有很好的光谱效应特性。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下,本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中,并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本发明的过程、条件、试剂、实验方法等,除以下专门提及的内容之外,均为本领域的普遍知识和公知常识,本发明没有特别限制内容。
本发明全固态有机-无机钙钛矿太阳电池的制备方法,包括如下具体步骤:
①玻璃基底的清洗。
将普通玻璃或石英玻璃基底进行清洗,采用丙酮与无水乙醇的混合溶剂(体积比1∶3)和去离子水分别对衬底基底进行超声清洗,例如清洗15分钟,用氮气吹干衬底。
②在清洗过的玻璃基底表面制备透明导电薄膜;较佳地,为铝掺杂氧化锌透明导电薄膜。
③对制备好的透明导电玻璃基底进行化学刻蚀,得到相应结构图形。清洗得到透明导电基底。
④制备可供旋涂的TiO2多孔浆料。
⑤对刻蚀并清洗完成透明导电基底使用四氯化钛水溶液在70℃下进行预处理,用去离子水和乙醇反复冲洗烘干
⑥使用磁控溅射技术在四氯化钛预处理完成后的透明导电基底上制备TiO2致密层。
⑦利用旋涂法在制备有致密层的透明导电基底上旋涂多孔TiO2浆料并烧结,得到多孔TiO2层。
⑧对烧结完的TiO2多孔层使用浓度为40mM的四氯化钛水溶液70℃下进行保温后处理30分钟,然后用去离子水和乙醇反复冲洗烘干。
⑨在多孔TiO2层上旋涂制备好的有机-无机钙钛矿材料溶液,100℃下烘干30分钟得到多孔结构/钙钛矿材料混合结构。
⑩在多孔结构/钙钛矿材料混合结构上旋涂spiro-OMeTAD空穴传导材料层。
利用真空蒸镀在空穴传导材料层表面蒸镀制备金属金电极,完成整个全固态有机-无机钙钛矿太阳电池的制备。
上述制备方法中还可以用ZnO替代TiO2。
如图1、2所示,1-玻璃基底,2-透明导电薄膜,3-金属氧化物致密层,41-多孔TiO2结构/有机-无机杂化钙钛矿混合结构层,42-平面结构的有机-无机杂化钙钛矿材料层,5-空穴传导层,6-金属电极。
实施例1制备含有多孔结构的有机-无机钙钛矿太阳电池
(a)对玻璃基板1进行清洗:依次用丙酮、酒精、去离子水分别超声清洗15分钟,再用纯氮吹干;
(b)使用1wt%铝掺杂的氧化锌陶瓷靶,利用直流磁控溅射技术在腔体真空度为3×10-3Pa,氩气流量为15sccm,衬底温度为250℃,溅射时的工作气压为0.3Pa,溅射功率密度为1W/cm2的条件下在清洗好的玻璃基底表面制备铝掺杂氧化锌透明导电薄膜2;
(c)利用0.1M的稀盐酸和锌粉对制备好的铝掺杂氧化锌透明导电薄膜2进行刻蚀,然后同玻璃基板清洗方法进行清洗吹干;
(d)将刻蚀完铝掺杂氧化锌导电玻璃置入磁控溅射真空腔内,溅射腔体的基础真空度为2×10-3Pa,氩气流量为15sccm,溅射时的工作气压为0.4Pa,射频溅射功率为4W/cm2,使用的靶材为99.99%纯度的二氧化钛陶瓷靶,采用射频溅射方法制备致密TiO2薄膜3,其厚度为100nm;
(e)使用浓度为40mM四氯化钛水溶液对射频磁控溅射制备的TiO2薄膜3在70℃下进行保温处理,随后用去离子水和乙醇冲洗干净;
(f)用3倍质量的乙醇对TiO2粉末、乙基纤维素和松油醇配置的多孔TiO2浆料进行稀释,然后利用旋涂的方法在2000转/分钟的速度旋涂多孔层,经过500℃下30分钟的烧结获得了厚度约为500nm的TiO2多孔层。
(g)对烧结完成的多孔薄膜利用浓度为40mM的四氯化钛水溶液在70℃下进行30分钟的保温后处理,随后用去离子水和乙醇冲洗干净,重复500℃烧结20分钟,冷却取出待用;
(h)用CH3NH3I与PbCl2按照摩尔比为3∶1溶于氮-氮二甲基甲酰胺溶液中形成40wt%的CH3NH3PbCl2I有机-无机钙钛矿材料旋涂溶液,利用旋涂的方法在3000转/分钟的转速下制备多孔TiO2/有机-无机钙钛矿混合结构。旋涂完成后将电极放在100℃的加热板上烘烤30分钟,当多孔混合结构颜色从白色变成深棕色时,表示有机-无机钙钛矿材料在多孔TiO2结构中的形成;
(i)冷却后,在3000转/分钟的转速下在多孔TiO2/有机-无机钙钛矿混合结构表面制备spiro-OMeTAD空穴传导层5;
(i)使用真空蒸镀在空穴传导层上制备金属金或银电极6,完成含有多孔结构的全固态有机-无机杂化钙钛矿电池的制备。
该含有多孔结构的全固态有机-无机杂化钙钛矿电池的结构,如图1所示,包括玻璃基板1、透明导电薄膜材料2、金属致密层3、多孔结构/有机-无机钙钛矿结构层41、空穴传导层5和金属金或银电极层6。所述金属致密层3为TiO2致密层。所述金属致密层3还可以是ZnO致密层。如图3所示的本发明制备的甲胺铅碘氯(CH3NH3PbI2Cl)钙钛矿光吸收材料的XRD测试结果。如图4所示的本发明制备的多孔结构全固态有机-无机杂化钙钛矿电池为太阳电池的外量子效应谱,电池在400-700nm范围内有很好的光谱效应特性。
实施例2制备不含多孔结构的平面有机-无机钙钛矿太阳电池
以TiO2为致密层时,其制备过程,除省略多孔结构工艺中四氯化钛水溶液前后处理及多孔二氧化钛结构的制备步骤之外,其余步骤及条件均与实施例1相同。制备得到的不含多孔结构的平面有机-无机钙钛矿太阳电池,其结构如图2所示,包括玻璃基板1、透明导电薄膜材料2、金属致密层3、平面的有机-无机钙钛矿结构42、空穴传导层5和金属金电极层6。
实施例3制备不含多孔结构的平面有机-无机钙钛矿太阳电池
以ZnO为致密层时,ZnO致密层的制备工艺为:使用99.99%氧化锌陶瓷靶,利用射频磁控溅射技术在腔体真空度为3×10-3Pa,氩气流量为20sccm,溅射时的工作气压为0.3Pa,溅射功率密度为1W/cm2的条件下,在清洗好的玻璃基底表面制备厚度为100nm的氧化锌致密层。其他层具体制备工艺与实施例1相同。制备得到的不含多孔结构的平面有机-无机钙钛矿太阳电池,其结构如图2所示,包括玻璃基板1、透明导电薄膜材料2、金属致密层3、平面的有机-无机钙钛矿结构层42、空穴传导层5和金属金或银电极层6。
Claims (7)
1.一种全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于,包括步骤:
(1)利用磁控溅射方法在普通玻璃或石英玻璃表面制备透明导电薄膜,制得透明导电基底;
(2)利用化学刻蚀方法将所述透明导电基底上多余的透明导电薄膜刻蚀掉,获得目标图案;
(3)利用磁控溅射方法在所述目标图案的区域内制备金属氧化物致密层;其中,所述金属氧化物包括二氧化钛、氧化锌;所述金属氧化物致密层的厚度为50-100nm;
(4)将上述步骤获得的二氧化钛电极置于四氯化钛水溶液中,70℃保温30分钟,再用去离子水和乙醇冲洗、烘干,利用旋涂法在所述电极表面旋涂纳米二氧化钛浆料,于500℃马弗炉中加热20-40分钟,形成多孔结构的二氧化钛薄层;
(5)利用旋涂法在上述步骤(4)所得的二氧化钛多孔电极上或在上述步骤(3)所得的金属氧化物致密层上旋涂有机-无机钙钛矿材料前驱体溶液,于100℃加热台上烘烤30分钟,分别获得钙钛矿材料/多孔材料混合结构或钙钛矿材料/金属氧化物结构;
(6)在上述步骤(5)所得的结构表面旋涂含有空穴导电材料的溶液制备空穴导电层;
(7)利用真空蒸镀技术在上述步骤(6)所得电极表面制备一层金属金或银电极,制备得到所述具有多孔结构或平面结构的全固态钙钛矿电池。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述透明导电薄膜包括锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌掺杂的宽禁带氧化物薄膜。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,磁控溅射的条件为:溅射腔体的基础真空度为不大于3×10-3Pa,氩气流量为10-20sccm,溅射腔衬底温度为200-300℃,溅射时的工作气压为0.2-0.5Pa,溅射功率密度为0.5-2W/cm2,使用的靶材为1wt%铝掺杂的氧化锌陶瓷靶。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,
二氧化钛致密层的磁控溅射的条件为:溅射腔体的基础真空度为不大于3×10-3Pa,氩气流量为10-20sccm,溅射时的工作气压为0.2-0.5Pa,射频溅射功率为3-5W/cm2,使用的靶材为99.99%纯度的二氧化钛陶瓷靶;
氧化锌致密层的磁控溅射制备工艺为:溅射腔体的基础真空度为不大于3×10-3Pa,氩气流量为15-25sccm,溅射时的工作气压为0.2-0.4Pa,射频溅射功率为0.5-1.2W/cm2,使用的靶材为99.99%纯度的氧化锌陶瓷靶。
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,所述二氧化钛浆料为:将乙酸酸化的P25TiO2粉末、含乙基纤维素10%质量比的乙醇溶液以及松油醇按照质量比 为0.06∶3∶2进行均匀混合分散;然后加入三倍质量的乙醇进行稀释。
6.一种按权利要求1方法制备得到的具有多孔结构的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池,其特征在于,其包括玻璃基板、透明导电薄膜材料、金属致密层、多孔结构/有机-无机钙钛矿结构层、空穴传导层和金属电极层。
7.一种按权利要求1方法制备得到的具有平面结构的全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池,其特征在于,其包括玻璃基板、透明导电薄膜材料、金属致密层、平面的有机-无机钙钛矿结构层、空穴传导层和金属电极层。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410244599.3A CN104036963A (zh) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | 全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201410244599.3A CN104036963A (zh) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | 全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104036963A true CN104036963A (zh) | 2014-09-10 |
Family
ID=51467700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201410244599.3A Pending CN104036963A (zh) | 2014-06-04 | 2014-06-04 | 全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104036963A (zh) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104576929A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-29 | 华北电力大学 | 一种钙钛矿-硫化铅量子点叠层太阳电池及其制备方法 |
CN104810478A (zh) * | 2014-12-27 | 2015-07-29 | 镇江市双利光电科技有限公司 | 一种锡钙钛矿结构的太阳能电池以及制作方法 |
CN105140401A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-12-09 | 北京大学 | 基于有机或有机无机杂化骨架的钙钛矿太阳电池制备方法 |
CN105428537A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-23 | 华北电力大学 | 基于二氧化钛/钙钛矿新型复合纳米结构的钙钛矿太阳电池及其制备方法 |
CN105957966A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-09-21 | 华东师范大学 | 稀土氧化物下转换材料钙钛矿太阳电池及制备方法 |
CN107565031A (zh) * | 2016-07-01 | 2018-01-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种在ZnO致密层上制备高表面覆盖率钙钛矿吸光层的方法 |
CN109536990A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-03-29 | 华南理工大学 | 一种平板式薄膜电催化工作电极及其制备方法和应用 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101567395A (zh) * | 2009-05-26 | 2009-10-28 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 表面织构化n型ZnO基透明导电薄膜及其制备方法 |
WO2014020499A1 (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Organo metal halide perovskite heterojunction solar cell and fabrication thereof |
CN103779101A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-05-07 | 浙江大学 | 一种杂化固体太阳能电池及其制备方法 |
-
2014
- 2014-06-04 CN CN201410244599.3A patent/CN104036963A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101567395A (zh) * | 2009-05-26 | 2009-10-28 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 表面织构化n型ZnO基透明导电薄膜及其制备方法 |
WO2014020499A1 (en) * | 2012-08-03 | 2014-02-06 | Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) | Organo metal halide perovskite heterojunction solar cell and fabrication thereof |
CN103779101A (zh) * | 2014-01-07 | 2014-05-07 | 浙江大学 | 一种杂化固体太阳能电池及其制备方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104576929A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-04-29 | 华北电力大学 | 一种钙钛矿-硫化铅量子点叠层太阳电池及其制备方法 |
CN104810478A (zh) * | 2014-12-27 | 2015-07-29 | 镇江市双利光电科技有限公司 | 一种锡钙钛矿结构的太阳能电池以及制作方法 |
CN105140401A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-12-09 | 北京大学 | 基于有机或有机无机杂化骨架的钙钛矿太阳电池制备方法 |
CN105428537A (zh) * | 2015-12-10 | 2016-03-23 | 华北电力大学 | 基于二氧化钛/钙钛矿新型复合纳米结构的钙钛矿太阳电池及其制备方法 |
CN105428537B (zh) * | 2015-12-10 | 2018-04-24 | 华北电力大学 | 基于二氧化钛/钙钛矿嵌入型复合纳米结构的钙钛矿太阳电池及其制备方法 |
CN105957966A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-09-21 | 华东师范大学 | 稀土氧化物下转换材料钙钛矿太阳电池及制备方法 |
CN107565031A (zh) * | 2016-07-01 | 2018-01-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种在ZnO致密层上制备高表面覆盖率钙钛矿吸光层的方法 |
CN109536990A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-03-29 | 华南理工大学 | 一种平板式薄膜电催化工作电极及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104036963A (zh) | 全固态有机-无机杂化钙钛矿太阳电池的制备方法 | |
Chen et al. | A scalable electrodeposition route to the low-cost, versatile and controllable fabrication of perovskite solar cells | |
CN104157788B (zh) | 一种基于SnO2的钙钛矿薄膜光伏电池及其制备方法 | |
CN105336862B (zh) | 一种整体堆叠双结钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
CN104505409B (zh) | 一种SnO2多孔结构钙钛矿光伏电池及其制备方法 | |
CN105226187B (zh) | 薄膜晶硅钙钛矿异质结太阳电池及其制备方法 | |
CN107093669B (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池光吸收层 | |
CN111909169B (zh) | 一种以苯并二噻吩二酮为核心的空穴传输材料与合成方法及在钙钛矿太阳能电池中的应用 | |
CN109461818A (zh) | 一种高效钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
CN105552236A (zh) | 一种钙钛矿太阳电池及其制备方法 | |
CN103700768A (zh) | 一种钙钛矿结构太阳能电池及其制备方法 | |
Xiao et al. | Effects of methylammonium acetate on the perovskite film quality for the perovskite solar cell | |
CN104362253A (zh) | 全固态钙钛矿微晶硅复合太阳电池及其制备方法 | |
CN104518091A (zh) | 有机-无机钙钛矿太阳能电池的制备方法 | |
CN105957966A (zh) | 稀土氧化物下转换材料钙钛矿太阳电池及制备方法 | |
CN112490363B (zh) | 一种基于磁控溅射氧化锌/二氧化锡双电子传输层的钙钛矿太阳能电池制备方法 | |
CN110504363A (zh) | 一种全无机钙钛矿太阳能电池制备方法 | |
Li et al. | Robust and recyclable substrate template with an ultrathin nanoporous counter electrode for organic-hole-conductor-free monolithic perovskite solar cells | |
CN105161623A (zh) | 一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法 | |
CN102103930B (zh) | 由微晶硅层为入射层的复合薄膜太阳电池及其制备方法 | |
CN104167492A (zh) | 一种钙钛矿电池、及其制备方法 | |
CN105990524A (zh) | [6,6]-苯基-c61-丁酸(pcba)作为界面修饰层制备高效率平面异质结钙钛矿结构的太阳能电池 | |
CN106450007A (zh) | 一种基于碘化亚铜/钙钛矿体异质结的太阳能电池及制备方法 | |
JP2005129430A (ja) | 光電変換材料用半導体、光電変換素子及び太陽電池 | |
CN107093670A (zh) | 一种用拓扑绝缘体作为电子传输层的钙钛矿太阳能电池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140910 |
|
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |