一种无透明电极的钙钛矿太阳能电池的制作方法

    专利2022-07-10  78


    本实用新型涉及太阳能电池技术领域,尤其涉及一种无透明电极的钙钛矿太阳能电池。



    背景技术:

    太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置,近年来,钙钛矿太阳能电池具有高效性能,备受人们青睐,钙钛矿太阳能电池的基本构造通常为衬底材料/导电玻璃(镀有氧化物层的基片玻璃)/电子传输层(二氧化钛)/钙钛矿吸收层(空穴传输层)/金属阴极,当入射光透过玻璃入射以后,能量大于禁带宽度的光子被吸收,产生激子,随后激子在钙钛矿吸收层分离,变为空穴和电子并分别注入传输材料中。其中空穴注入是从钙钛矿材料进入到空穴传输材料中,电子注入是从钙钛矿材料进入到电子传输材料(通常为二氧化钛薄膜)中,进而输送至外电路,形成电流为外电路供电。

    目前,得到认证的最高电池转换效率已经达到20.1%。在实际情况中,会有许多的微观过程影响电池的正常工作,而限制太阳能电池转换效率,一方面是当入射光的大部分能量被透明电极反射或者透射损耗掉,而只有与吸光层材料能隙相近的光才能被吸收转化为电能;另一方面是电子吸收能量后未能及时转移至传输层而与空穴发生复合,或者由于钙钛矿电池制备界面处存在缺陷导致电子传输层与空穴传输层接触,使得电子空穴发生复合等过程,都会影响电池工作效率。



    技术实现要素:

    为了克服上述现有技术的缺点,本实用新型的目的是提供一种无透明电极的钙钛矿太阳能电池,

    一种无透明电极的钙钛矿太阳能电池,包括:

    透明衬底;

    光吸收层,设置于所述透明衬底上;

    电极层,设置于所述光吸收层上,包括交替等间隔设置的多个n型导电材料层和多个p型导电材料层;

    所述光吸收层介于相邻的所述n型导电材料层与所述p型导电材料层之间的部分向所述透明衬底一侧凹陷形成弧面。

    进一步,相邻的所述n型导电材料层与所述p型导电材料层之间设有绝缘材料层。

    进一步,所述弧面的截面为曲线,所述曲线的曲率半径为120~180nm,曲线长度为200~300nm。

    进一步,每个所述n型导电材料层与所述p型导电材料层的宽度均为1~3mm,厚度均为60nm~150nm。

    进一步,所述光吸收层为钙钛矿薄膜,其分子通式为abx3;其中,a为ch3nh3 、nh2ch=nh2 、cs 中的一种或多种;b为pb2 ;x为卤素离子中的一种或多种。

    进一步,每个所述n型导电材料层通过汇流电极连接汇流为负极。

    进一步,每个所述p型导电材料层通过汇流电极连接汇流为正极。

    进一步,所述透明衬底为石英玻璃。

    本实用新型的有益效果是:

    本实用新型将所述光吸收层直接设置于透明的衬底上,能够有效提升将更多的光源进行电转换,而避免将大部分入射光的能量被透明电极反射或者透射损耗掉,同时,将介于相邻的n型导电材料层与p型导电材料层之间的光吸收层部分向透明衬底一侧凹陷形成弧面设置,能够在单位体积内最大限度保证对入射光的捕获,提升光电流,减少入射光在器件内的无效反射,有效提高入射光在器件内的有效路径;另外,将n型导电材料层和p型导电材料层在光吸收层上交替等间隔设置,有效的避免了现有钙钛矿电池制备界面处存在缺陷导致电子传输层与空穴传输层接触,使得电子空穴发生复合等过程,都会影响电池工作效率。

    附图说明

    图1为实施例中无透明电极的钙钛矿太阳能电池结构示意图。

    具体实施方式

    为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。

    实施例

    一种无透明电极的钙钛矿太阳能电池,参见图1所示,包括:

    透明衬底101;透明衬底101为石英玻璃;增进了光的穿透度,有效的将大部分入射光的能量传输至光吸收层;

    光吸收层201,设置于透明衬底101上;其中,光吸收层201为钙钛矿薄膜,其分子通式为abx3;其中,a为ch3nh3 、nh2ch=nh2 、cs 中的一种或多种;b为pb2 ;x为卤素离子中的一种或多种;

    电极层,设置于光吸收层201上,包括交替等间隔设置的多个n型导电材料层301和多个p型导电材料层302;其中,n型导电材料层301为tio2或pcbm;p型导电材料层302为spiro、或pedot:pss;

    光吸收层201介于相邻的n型导电材料层301与p型导电材料层302之间的部分向透明衬底101一侧凹陷形成弧面;

    为此,将光吸收层直接设置于透明的衬底上,能够有效提升将更多的光源进行电转换,而避免将大部分入射光的能量被透明电极反射或者透射损耗掉,同时,将介于相邻的n型导电材料层与p型导电材料层之间的光吸收层部分向透明衬底一侧凹陷形成弧面设置,能够在单位体积内最大限度保证对入射光的捕获,提升光电流,减少入射光在器件内的无效反射,有效提高入射光在器件内能量的传输路径。

    将n型导电材料层和p型导电材料层在光吸收层上交替等间隔设置,有效的避免了现有钙钛矿电池制备界面处存在缺陷导致电子传输层与空穴传输层接触,使得电子空穴发生复合等过程,都会影响电池工作效率。

    本实施例在相邻的n型导电材料层301与p型导电材料层302之间设有绝缘材料层303;其中,绝缘材料层303为空气、sio2或pe。

    本实施例提供的弧面的截面为曲线,曲线的曲率半径为120~180nm,曲线长度为200~300nm。为此,能够进一步将单位体积内最大限度保证对入射光的捕获,提升光电流,减少入射光在器件内的无效反射,有效提高入射光在器件内的有效路径。

    将每个n型导电材料层301与p型导电材料层302的宽度均为1~3mm,厚度均为60nm~150nm,能使电子吸收能量后及时传输至外电路。

    本实施例将每个n型导电材料层301通过汇流电极连接汇流为负极,将每个p型导电材料层302通过汇流电极连接汇流为正极。为此,通过汇流电极将每个n型导电材料层301连接作为负极,同时,通过汇流电极将每个p型导电材料层连接作为正极,从而能够有效的将光吸收层产生的电子和空穴,在电场力的作用下传输至n型导电材料层与p型导电材料层,进而输送至外电路,形成电流为外电路供电。

    以上实施例仅仅是对本实用新型的举例说明,并不构成对本实用新型的保护范围的限制,凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。


    技术特征:

    1.一种无透明电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,包括:

    透明衬底(101);

    光吸收层(201),设置于所述透明衬底(101)上;

    电极层,设置于所述光吸收层(201)上,包括交替等间隔设置的多个n型导电材料层(301)和多个p型导电材料层(302);

    所述光吸收层(201)介于相邻的所述n型导电材料层(301)与所述p型导电材料层(302)之间的部分向所述透明衬底(101)一侧凹陷形成弧面。

    2.根据权利要求1所述的无透明电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,相邻的所述n型导电材料层(301)与所述p型导电材料层(302)之间设有绝缘材料层(303)。

    3.根据权利要求1所述的无透明电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述弧面的截面为曲线,所述曲线的曲率半径为120~180nm,曲线长度为200~300nm。

    4.根据权利要求1所述的无透明电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,每个所述n型导电材料层(301)与所述p型导电材料层(302)的宽度均为1~3mm,厚度均为60nm~150nm。

    5.根据权利要求1所述的无透明电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述光吸收层(201)为钙钛矿薄膜,其分子通式为abx3;其中,a为ch3nh3 、nh2ch=nh2 、cs 中的一种或多种;b为pb2 ;x为卤素离子中的一种或多种。

    6.根据权利要求1所述的无透明电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,每个所述n型导电材料层(301)通过汇流电极连接汇流为负极。

    7.根据权利要求1所述的无透明电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,每个所述p型导电材料层(302)通过汇流电极连接汇流为正极。

    8.根据权利要求1所述的无透明电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,所述透明衬底(101)为石英玻璃。

    技术总结
    本实用新型提供一种无透明电极的钙钛矿太阳能电池,涉及太阳能电池技术领域。透明衬底;光吸收层,设置于所述透明衬底上;电极层,设置于所述光吸收层上,包括交替等间隔设置的多个N型导电材料层和多个P型导电材料层;所述光吸收层介于相邻的所述N型导电材料层与所述P型导电材料层之间的部分向所述透明衬底一侧凹陷形成弧面。本实用新型将介于相邻的N型导电材料层与P型导电材料层之间的光吸收层部分向透明衬底一侧凹陷形成弧面设置,能够在单位体积内最大限度保证对入射光的捕获,提升光电流,减少入射光在器件内的无效反射,有效提高入射光在器件内的有效路径。

    技术研发人员:赵卫星;薛盼;王娅
    受保护的技术使用者:宝鸡文理学院
    技术研发日:2020.09.25
    技术公布日:2021.03.12

    转载请注明原文地址:https://wp.8miu.com/read-28430.html

    最新回复(0)