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一种钙 钛矿基 薄膜 太阳能 电池

阅读：1019发布：2020-10-19

专利汇可以提供一种钙钛矿基薄膜太阳能电池专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种钙钛矿基薄膜太阳能电池，所述太阳能电池包括透明电极层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及金属电极层，所述钙钛矿吸光层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面具有多个凹凸部。所述凹凸部的横截面为顶角为150°的等腰三角形。本实用新型将钙钛矿吸光层与电子传输层和空穴传输层的接触表面均设置成凹凸结构，增大了钙钛矿吸光层的吸光面积。由于吸光层表面呈角度为钝角的等腰三角形，更多的光线能够被反射从而进一步增加太阳光的吸收光量，有效提高光生电的效率。同时增大了在吸光层产生的电子和空穴的传输面积和传输效率，从而提高电流和电池的稳定性。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种钙钛矿基薄膜太阳能电池专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种钙钛矿基薄膜太阳能电池，所述太阳能电池包括透明电极层(5)、电子传输层(4)、钙钛矿吸光层(1)、空穴传输层(2)以及金属电极层(3)，其特征在于，所述钙钛矿吸光层(1)具有第一表面(1A)和第二表面(1B)，所述第一表面(1A)和所述第二表面(1B)具有多个凹凸部。
2.根据权利要求1所述的钙钛矿基薄膜太阳能电池，其特征在于，所述凹凸部的横截面为顶角为150°的等腰三角形。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿基薄膜太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿基吸光层(1)沉积于所述电子传输层(4)的表面，所述空穴传输层(2)沉积于所述钙钛矿吸光层(1)的第一表面(1A)上，其中，所述电子传输层(4)的上表面设置有与所述钙钛矿吸光层(1)的第二表面(1B)相对应的凹凸结构。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿基薄膜太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层(2)的厚度为10nm～40nm。
5.根据权利要求4所述的钙钛矿基薄膜太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层(1)的厚度为330nm。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿基薄膜太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层(4)的厚度为300nm。
7.根据权利要求6所述的钙钛矿基薄膜太阳能电池，其特征在于，所述透明电极层(5)为FTO导电玻璃，所述电子传输层(4)由TiO2致密层(4A)和TiO2介孔层(4B)构成。

说明书全文

一种钙 钛矿基 薄膜 太阳能 电池

技术领域

[0001] 本实用新型涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛基薄膜太阳能电池。

背景技术

[0002] 太阳能光伏发电是解决目前日益严重的能源与环境问题的一种有效手段。经过数十年的发展，电池的种类从传统的单晶硅电池发展到各类新型太阳能电池，包括无机半导体薄膜电池、有机半导体薄膜电池、染料敏化电池以及钙钛矿薄膜电池等。在染料敏化太阳能电池基础上发展起来的钙钛矿太阳能电池，在短短几年内实现了光电转换效率的飙升，这已经引起了国内外学术界和工业界广泛关注和兴趣。

[0003] 这种新型太阳能电池包括透明导电基底(透明基底上沉积导电层)，在该导电基底上形成的光生电单元(例如，由电子传输层、钙钛矿光电转换层和空穴传输层形成的光生电单元)，以及电极层。钙钛矿太阳能电池可以分为正式和反式两种，正式太阳能电池基本结构是FTO、电子传输层/钙钛矿/空穴传输层/金属电极；钙钛矿电池基本结构是ITO或FTO/空穴传输层/钙钛矿/电子传输层/金属电极。

[0004] 中国专利CN206148472U公开了一种基于超薄金属透明电极的钙钛矿太阳能电池，该实用新型专利提供了一种基于超薄金属透明电极的钙钛矿太阳能电池，自下而上依次为透明衬底、超薄金属透明电极、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层和背电极；超薄金属透明电极包括成核籽晶层和超薄金属两层薄膜。超薄金属透明电极的厚度为9～65nm，透光率为80％～92％。但是上述专利的钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层均采用的是平面结构，该结构无疑会限制一定的吸光量，并且与吸光层垂直入射的太阳光容易100％反射回周围环境中，从而使得部分光线得不到有效利用。实用新型内容

[0005] 因此，基于现有技术之不足，本实用新型提供了一种新型的基于钙钛矿基薄膜太阳能电池，所述太阳能电池包括透明电极层、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及金属电极层，所述钙钛矿吸光层具有第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面具有多个凹凸部。

[0006] 根据一种优选实施方式，所述凹凸部的横截面为顶角为150°的等腰三角形。

[0007] 根据一种优选实施方式，所述钙钛矿基吸光层沉积于所述电子传输层的表面，所述空穴传输层沉积于所述钙钛矿吸光层的第一表面上，其中，所述电子传输层的上表面设置有与所述钙钛矿吸光层的第二表面相对应的凹凸结构。

[0008] 根据一种优选实施方式，所述空穴传输层的厚度为10nm～40nm。

[0009] 根据一种优选实施方式，所述矿钛矿吸光层的厚度为330nm。

[0010] 根据一种优选实施方式，所述电子传输层的厚度为300nm。

[0011] 根据一种优选实施方式，所述透明电极层为FTO导电玻璃，所述电子传输层由TiO2致密层和TiO2介孔层构成。

[0012] 与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：

[0013] 本实用新型将钙钛矿吸光层与电子传输层和空穴传输层的接触面均设置有凹凸部结构，一方面增大了钙钛矿吸光层的吸光面积，由于吸光层表面呈角度为钝角的等腰三角形，更多的光线能够被反射进一步增加太阳光的吸收光量，从而有效提高光生电的效率。另一方面，本实用新型通过将钙钛矿吸光层与电子传输层和空穴传输层的表面均设置成凹凸结构，进一步增大了在吸光层产生的电子和空穴的传输面积和传输效率，从而提高电流和太阳能电池的稳定性。
附图说明

[0014] 图1是本实用新型的钙钛矿基薄膜电池的结构图；和

[0015] 图2是本实用新型的钙钛矿基薄膜电池的钙钛矿吸光层的结构图。

[0016] 1：钙钛矿吸光层 2：空穴传输层 3：金属电极层[0017] 4：电子传输层 5：透明电极层 1A：第一表面[0018] 1B：第二表面 4A：TiO2致密层 4B：TiO2介孔层具体实施方式

[0019] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

[0020] 实施例

[0021] 图1示出了本实用新型的钙钛矿基薄膜电池的结构图。如图1所示，所述太阳能电池包括透明电极层5、电子传输层4、钙钛矿吸光层1、空穴传输层2以及金属电极层3。其中，所述透明电极层5为FTO导电玻璃。FTO导电玻璃为掺杂氟的SnO2透明导电玻璃，简称FTO。SnO2通过F掺杂后成为一种透明导电材料，其电阻率数量级具有10-4Ω/cm。优选地，所述透明电极层5的厚度为550nm。电子传输层4的厚度为300nm。所述电子传输层4由TiO2致密层4A和TiO2介孔层4B组成，其中所述TiO2致密层4A作为阻挡层，在透明电极层5和TiO2介孔层4B之间形成肖特基势垒，有效的防止电子由透明电极层向空穴传输层以及空穴由空穴传输层向透明电极层回流的问题。其中TiO2致密层4A的厚度为50-60nm。参照图2，本实用新型的钙钛矿吸光层1为ABO3型钙钛矿物质的多晶、非晶或晶体薄膜层，具有第一表面1A和第二表面
1B，所述第一表面1A和所述第二表面1B具有多个凹凸部。优选地，所述凹凸部的横截面为顶角为150°的等腰三角形。其中所述钙钛矿基吸光层1沉积于所述电子传输层4的表面，所述空穴传输层2沉积于所述钙钛矿吸光层1的第一表面。其中，所述电子传输层4的上表面设置有与所述钙钛矿吸光层1的第二表面1B相对应的凹凸结构。从而使得所述钙钛矿基吸光层与所述电子传输层紧密接触。

[0022] 优选地，所述矿钛矿吸光层1的厚度为330nm。其中钙钛矿吸光层的厚度是指第一表面1A凸部的最高点至第二表面1B凹部的最低点之间的距离。

[0023] 优选地，所述空穴传输层2的厚度为10nm～40nm。优选地，本实用新型的空穴传输层材料选用PEDOT：PSS、P3HT或PTAA中的一种。

[0024] 优选地，本实用新型的金属电极层3为银或金薄膜层。

[0025] 以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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