鈣鈦礦基薄膜太陽電池的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鈣鈦礦基薄膜太陽電池。包括：透明襯底；在透明襯底上形成的導(dǎo)電層；在導(dǎo)電層上形成的半導(dǎo)體材料的致密層；在致密層上形成的多孔支架層；在多孔支架層的內(nèi)部空隙中填充的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體吸光層；在多孔支架層上形成的空穴傳輸層；在空穴傳輸層上形成的對電極；空穴傳輸層為能夠進行空穴傳輸?shù)膶?dǎo)電聚合物復(fù)合材料。本實用新型采用導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料作為鈣鈦礦基薄膜太陽電池的空穴傳輸層，與傳統(tǒng)的僅含聚合物空穴傳輸層的鈣鈦礦基薄膜太陽電池相比，提高了空穴傳輸層的空穴遷移能力，提升了電池的轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】巧鐵礦基薄膜太陽電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及巧鐵礦基太陽電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種巧鐵礦基薄膜太陽 電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，又稱 為光伏電池。其發(fā)電利用了特定半導(dǎo)體材料的光伏效應(yīng)，具體而言，光與半導(dǎo)體的相互作用 產(chǎn)生光生載流子，光生電子-空穴對再通過半導(dǎo)體內(nèi)部形成的內(nèi)建電場分別到達兩極，產(chǎn) 生電勢。當(dāng)與外電路相連時，就能源源不斷地產(chǎn)生電流。該種半導(dǎo)體光電器件應(yīng)該滿足W 下兩個條件：1)入射光的能量應(yīng)大于半導(dǎo)體禁帶寬度，并且半導(dǎo)體材料對入射光有足夠大 的吸收系數(shù)；2)半導(dǎo)體有光伏結(jié)構(gòu)，必須能形成內(nèi)建電場。
[0003] 太陽能電池轉(zhuǎn)換效率是太陽能電池最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)，而電池效率的高低取決于 電池材料的特性和整個系統(tǒng)的構(gòu)架。目前娃基太陽電池技術(shù)是最為成熟、應(yīng)用最廣的光伏 技術(shù)。但是，隨著娃基太陽電池技術(shù)的日漸成熟，其缺陷也日益明顯，一是轉(zhuǎn)化率受限制，二 是制作成本高。因此，人們開始把目光轉(zhuǎn)向低成本的太陽電池材料與技術(shù)。新型薄膜太陽 電池由于其低廉的成本和簡單的制備工藝越來越受到人們的重視。提高薄膜太陽電池效率 的關(guān)鍵之一在于尋求低成本、吸光范圍寬、高吸收系數(shù)的吸光材料。具有巧鐵礦型層狀結(jié)構(gòu) 的有機-無機鉛半導(dǎo)體材料作為一種廉價、高吸收系數(shù)的吸光材料，受到關(guān)注。
[0004] 近兩年來基于巧鐵礦薄膜太陽能電池的發(fā)展非常迅速。巧鐵礦太陽能電池是目前 較為新穎的一類太陽能電池，主要是利用類似ABX3(A = CH3NH3+等；B =化2+，Sn"等；X = cr，r等）具有巧鐵礦結(jié)構(gòu)的光伏材料來實現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，該類電池制作工藝簡單、原材料來 源廣泛、造價低廉。
[0005] 巧鐵礦基薄膜太陽電池的一般結(jié)構(gòu)為；致密層、支架層、吸光層、空穴傳輸層和對 電極。其中，吸光層由具有巧鐵礦結(jié)構(gòu)的材料形成。巧鐵礦太陽能電池將光能轉(zhuǎn)換成電能 可W分為H個主要過程；1)吸光層吸收一定能量的光子并產(chǎn)生電子空穴對（激子）；2)激 子擴散至材料界面處時發(fā)生電荷分離；3)電子沿電子傳輸材料經(jīng)電極進入外電路，空穴沿 空穴傳輸材料經(jīng)電極進入外電路，通過負載完成光能向電能的轉(zhuǎn)換。
[0006] 基于不同種類的支架層，此類電池又分為兩種；一種是基于巧鐵礦對納晶多孔寬 禁帶半導(dǎo)體薄膜（如Ti〇2，ZnO，Sn〇2)敏化的薄膜電池，另一種是W多孔絕緣材料薄膜（如 Al2〇3，Zr〇2，Si化等）為支架層的本體異質(zhì)結(jié)薄膜電池。該兩種結(jié)構(gòu)的巧鐵礦太陽能電池的 光電轉(zhuǎn)換效率均已超過15 %。目前，無論哪一種結(jié)構(gòu)，空穴傳輸層對于獲得高效率都是非常 必要的。一般用于空穴傳輸材料包括小分子空穴傳輸材料（如spiro-OMeTAD)，聚合物空穴 傳輸材料（P3HT)和無機空穴傳輸材料（如化I、化SCN)。其中，聚合物空穴傳輸材料穩(wěn)定 性好，但是空穴遷移率偏低，如果能夠?qū)ζ涓男蕴岣呖昭▊鬏斝阅?，對于提高巧鐵礦太陽能 電池的效率和穩(wěn)定性非常重要。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型的目的在于提供一種巧鐵礦基薄膜太陽電池，采用分散有石墨快的聚 合物制作空穴傳輸層，提高了用于空穴傳輸?shù)木酆衔锏目昭ㄟw移能力，提升了電池的性能。
[0008] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種巧鐵礦基薄膜太陽電池，包括；透明襯 底；在透明襯底上形成的導(dǎo)電層；在導(dǎo)電層上形成的半導(dǎo)體材料的致密層；在致密層上形 成的多孔支架層；在多孔支架層的內(nèi)部空隙中填充的具有巧鐵礦結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體吸光層；在 多孔支架層上形成的空穴傳輸層；W及在空穴傳輸層上形成的對電極；空穴傳輸層為能夠 進行空穴傳輸?shù)氖?聚合物復(fù)合材料。
[0009] 進一步地，巧鐵礦基薄膜太陽電池還包括形成在多孔支架層和空穴傳輸層之間的 加蓋層。
[0010] 進一步地，石墨快具有大n共輛結(jié)構(gòu)。
[0011] 進一步地，石墨快為1,3-二快鍵將苯環(huán)連接在一起組成的結(jié)構(gòu)。
[0012] 進一步地，石墨快為納米片狀、納米帶狀、納米顆粒狀、納米線狀或納米管狀結(jié)構(gòu)。
[0013] 進一步地，當(dāng)石墨快為納米顆粒狀時，納米顆粒狀的石墨快的粒徑為30?300nm。
[0014] 進一步地，納米顆粒狀的石墨快的粒徑為30?lOOnm。
[0015] 進一步地，空穴傳輸層的厚度為10?500皿。
[0016] 進一步地，空穴傳輸層的厚度為50?300皿。
[0017] 應(yīng)用本實用新型的技術(shù)方案，發(fā)明人將石墨快分散到能夠進行空穴傳輸?shù)木酆衔?材料中，形成聚合物-石墨快復(fù)合材料，并將復(fù)合材料作為巧鐵礦基薄膜太陽電池的空穴 傳輸層。在巧鐵礦基薄膜太陽電池中，用于吸收層的巧鐵礦材料通過吸收太陽光產(chǎn)生激子 并分離為電子和空穴，電子通過半導(dǎo)體材料的致密層（一般為二氧化鐵）收集，并由導(dǎo)電層 導(dǎo)出至外電路；空穴通過空穴傳輸層（一般采用P3HT)收集并由電極導(dǎo)出。由于聚合物材 料中分散有石墨快，聚合物與石墨快產(chǎn)生n-n作用，其最高占據(jù)能級（HOMO)降低，能與巧 鐵礦材料的價帶位置更好地匹配，大大提高了空穴傳輸層的遷移能力，進而提升了電池的 性能。
[0018] 采用分散有石墨快的聚合物作為巧鐵礦基薄膜太陽電池制備空穴傳輸層，與僅含 聚合物空穴傳輸層的傳統(tǒng)巧鐵礦基薄膜太陽電池相比，提高了空穴傳輸層的空穴遷移能 力，提升了電池的轉(zhuǎn)換效率。同時，該制備方法只是在現(xiàn)有的制備空穴傳輸層的基礎(chǔ)上添加 石墨快，不需要考慮由于石墨快的分散慘雜而額外增加其它特殊溶劑和特殊儀器設(shè)備，也 不會因石墨快的慘雜而需要高溫處理，只需室溫干燥即可得到符合條件且厚度可調(diào)的空穴 傳輸層。本實用新型所提供的制作過程簡單，易于操作，可將石墨快分散到多種用于空穴傳 輸?shù)木酆衔锊牧现?，匹配性廣，拓展了用于巧鐵礦基薄膜太陽電池的空穴傳輸材料的應(yīng)用 范圍。
[0019] 根據(jù)下文結(jié)合附圖對本實用新型具體實施例的詳細描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更 加明了本實用新型的上述W及其他目的、優(yōu)點和特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 后文將參照附圖W示例性而非限制性的方式詳細描述本實用新型的一些具體實 施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解， 該些附圖未必是按比例繪制的。附圖中：
[0021] 圖1為本實用新型所采用的石墨快的幾何結(jié)構(gòu)示意圖；W及
[0022] 圖2為本實用新型一種典型實施例的巧鐵礦基薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0023] 在巧鐵礦基薄膜太陽電池中，雖然用于空穴傳輸?shù)木酆衔锊牧戏€(wěn)定性好，但其空 穴遷移率偏低，使得太陽電池的轉(zhuǎn)化效率偏低，而目前用于提高聚合物材料空穴傳輸性能 的方法很少，主要是通過設(shè)計新型的聚合物分子結(jié)構(gòu)來獲得，其制備工藝復(fù)雜，且大大增加 了成本。因此，為了使得巧鐵礦基薄膜太陽電池在保持其穩(wěn)定性的前提下，提高其轉(zhuǎn)化效 率，本實用新型提出了一種巧鐵礦基薄膜太陽電池，包括空穴傳輸層60。該空穴傳輸層為能 夠進行空穴傳輸?shù)氖?聚合物復(fù)合材料。
[0024] 在本申請中，"石墨快-聚合物復(fù)合材料"是指由能夠用于空穴傳輸?shù)木酆衔锊牧?W及分散在其內(nèi)的石墨快組成的材料。
[00巧]石墨快是科學(xué)家們通過多種合成方法制備的新型碳的同素異形體，由于其特殊的 電子結(jié)構(gòu)及其類似于娃優(yōu)異的半導(dǎo)體性質(zhì)，石墨快未來可能會被廣泛地被應(yīng)用于電子、半 導(dǎo)體、材料W及光電轉(zhuǎn)換等研究領(lǐng)域。石墨快是第一個W SP、SP2和SP3 H種雜化態(tài)形成的 一種單原子層結(jié)構(gòu)的二維碳同素異形體，并被預(yù)言可能為人工合成的碳同素異形體中最穩(wěn) 定的一種。碳碳H鍵（S-P雜化）的石墨快是碳家族中具有新的獨特結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，并且被譽 為可能是人工合成的、非天然的碳同素異形體中最穩(wěn)定的一種。
[0026] 本實用新型中的石墨快優(yōu)選具有大n共輛結(jié)構(gòu)的石墨快，即由Sp和Sp2雜化的 碳原子形成的二維剛性碳同素異形體。圖1示出了典型實施例中的石墨快的幾何結(jié)構(gòu)及 其結(jié)構(gòu)單元。從圖1中可W看出，該石墨快為1,3-二快鍵將苯環(huán)共輛連接形成二維平面 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的全碳分子結(jié)構(gòu)，具有豐富的碳化學(xué)鍵、大的共輛體系、寬面間距，同時也具有 優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和半導(dǎo)體性能。其中碳碳H鍵（S-P)是構(gòu)成石墨快結(jié)構(gòu)中十分重要 的連接單元。該結(jié)構(gòu)的石墨快單晶薄膜具有較高的有序度和較低的缺陷，薄膜電導(dǎo)率為 2. 516X1(T4S -nTi。此外，還具有W下特點：首先，由于不會受順反異構(gòu)的變化影響，因此可 W-直保持線性的結(jié)構(gòu)；其次，由于具有更小的空間位阻，更有利于將SP雜化的碳連接到 SP 2雜化或者SP雜化的碳原子中也上；另外，碳碳H鍵與苯環(huán)之間形成了離域n鍵，因此其 高度共輛、碳富集的有機分子結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的靈活可調(diào)性。專利201010102048中已經(jīng)詳細 介紹了該結(jié)構(gòu)石墨快的制備方法。
[0027] 由于石墨快的慘雜，在用于空穴傳輸?shù)木酆衔镏?，聚合物與石墨快產(chǎn)生31-JI作 用，其最高占據(jù)能級（HOMO)降低，能與巧鐵礦材料的價帶位置更好地匹配，大大提高了空 穴傳輸層的遷移能力。究其原因，可能是由于石墨快具有良好的電荷傳輸特性及二維平面 結(jié)構(gòu)，慘雜后所形成復(fù)合材料制備空穴傳輸層，從而提高了空穴傳輸層的遷移能力，進而提 升了電池的性能。
[0028] 在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，分散到聚合物中的石墨快的質(zhì)量為聚合物質(zhì) 量的0. 1%?5%。如果石墨快的添加量過局，會導(dǎo)致石墨快顆粒團聚，進而導(dǎo)致石墨快在 聚合物中的分散性不佳，對聚合物的性能提升不明顯；如果石墨快的添加量過低，效果不明 顯，無法較好地改善空穴傳輸層的遷移能力。進一步優(yōu)選地，石墨快的質(zhì)量為聚合物質(zhì)量的 3%?5%。
[0029] 本實用新型中所采用的石墨快其聚集形態(tài)可W為納米片狀、納米帶狀、納米顆粒 狀、納米線狀或納米管狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)石墨快為納米顆粒狀時，納米顆粒狀的石墨快的粒徑為 30?300nm，優(yōu)選為30?lOOnm。如果石墨快的納米顆粒粒徑太大或太小，容易出現(xiàn)團聚現(xiàn) 象，導(dǎo)致分散性差，從而影響空穴傳輸層與金屬電極的接觸。
[0030] 本實用新型中"能夠進行空穴傳輸?shù)木酆衔?主要是指聚喔吩類、聚對苯撐己帰 類、聚娃焼類或聚芳胺類中的一種或多種。優(yōu)選聚（3-己基）喔吩（P3HT)和/或聚H苯胺 (PTPAn)。如果聚合物的分子量太高或太低會降低空穴傳輸能力，影響電池效率的提升，優(yōu) 選聚合物的分子量為3000?200000。
[0031] 圖2中示出了本實用新型的巧鐵礦基薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)圖。該巧鐵礦基薄膜太 陽電池包括；透明襯底10、在透明襯底10上形成的導(dǎo)電層20、在導(dǎo)電層20上形成的半導(dǎo)體 材料的致密層30、在致密層30上形成的多孔支架層40、在多孔支架層40上形成的空穴傳 輸層60 W及在空穴傳輸層60上形成的對電極70。其中，在多孔支架層40的內(nèi)部空隙中填 充有具有巧鐵礦結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體吸光層41?？昭▊鬏攲?0是由分散有石墨快的聚合物材料 所形成的復(fù)合材料制備而成。
[0032] 在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，還包括在多孔支架層40和空穴傳輸層60之 間形成的加蓋層50。加蓋層50與巧鐵礦結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體吸光層41是同樣的物質(zhì)，可W提高 對光的利用，而且可W將空穴傳輸層60與多孔支架層40分開，降低載流子復(fù)合。優(yōu)選地， 加蓋層50的厚度可W為50?500皿。
[0033] 襯底材料一般可W為玻璃或柔性塑料，透明電極的材料是鋼錫氧化物、氣錫氧化 物或鉛鋒氧化物。導(dǎo)電層20可W為FT0(導(dǎo)電玻璃為慘雜氣的Sn化，即Sn化；F，簡稱為FT0) 或IT0薄膜。致密層30可W由Ti〇2薄膜形成。優(yōu)選地，致密層的厚度可W為20?150皿； 進一步優(yōu)選地，致密層的厚度可W為50nm?？蒞采用旋涂法、刮涂法或絲網(wǎng)印刷法等來制備 多孔支架層40。多孔支架層40可W由Ti〇2、Al2〇3、Zr〇2的一種或幾種材料形成，優(yōu)選采用 Ti化納米顆粒、納米棒或納米線等形式的納米材料。優(yōu)選地，多孔支架層40的厚度可W為 50 ?500nm。
[0034] 在多孔支架層40上形成半導(dǎo)體吸光層41，該吸光層41由具有巧鐵礦結(jié)構(gòu)的有機 金屬半導(dǎo)體吸光材料形成。優(yōu)選地，吸光層41材料可W為選自化學(xué)通式為（CH3NH3)化XmY。 中的一種或多種材料，其中X，Y = C1，化，I ;m= l，2,3;n = 3-m。具體可W為CH3NH3化CI3、 CHsNHsPb化3、CHsNHsPbIs、CHsNHsPbCl化2、CHsNHsPbClaBr、CHsNHsPbBrIa、CHsNHsPbBral、 C&N&PbCl I2和C&N&PbCM中的一種，或上述巧鐵礦材料中的任意兩種或多種W任意摩爾 比復(fù)合。
[0035] 在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，半導(dǎo)體吸光層41為有機鉛楓甲胺半導(dǎo)體材 料。當(dāng)空穴傳輸層60為分散有石墨快的聚合物材料時，采用有機鉛楓甲胺半導(dǎo)體材料作為 吸光層41具有更好的能級匹配。
[0036] 在形成吸光層41的過程中，可W將部分或全部有機金屬半導(dǎo)體吸光材料從多孔 支架層40的上表面向下滲透，進而填充到多孔支架層40內(nèi)部的孔隙中，然后再在有機金屬 半導(dǎo)體吸光層41上形成聚合物-石墨快復(fù)合材料制備的空穴傳輸層60,從而在空穴傳輸層 60上形成對電極60。
[0037] 本實用新型的用于空穴傳輸層60的聚合物材料可W包括聚喔吩類、聚對苯撐己 帰類、聚娃焼類、聚芳胺類等。由聚合物材料慘雜石墨快形成的復(fù)合材料制作的空穴傳輸 層，其厚度可W為10?500nm。如果空穴傳輸層的厚度過大，會導(dǎo)致電池的內(nèi)阻過大；厚度 較小則會導(dǎo)致空穴傳輸層60覆蓋不完全，該兩種情況都會降低電池效率。因此，本實用新 型將空穴傳輸層的厚度控制在上述范圍內(nèi)有助于光生空穴的分離和傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)高的效 率。優(yōu)選地，空穴傳輸層60的厚度可W為50?300nm。
[0038] 對電極70可W由金或銀等材料形成，其可W通過真空蒸鍛、磁控姍射或分子束外 延等方法制備，厚度可W為50?200nm。
[0039] 根據(jù)本實用新型的另一個方面，還提供了一種巧鐵礦基薄膜太陽電池的制備方 法，包括形成空穴傳輸層60的步驟。其中，形成空穴傳輸層60的步驟包括；將能夠進行空 穴傳輸?shù)木酆衔锱c石墨快均勻地分散到有機溶劑中，形成混合漿料，然后將該混合漿料布 置在預(yù)先形成的多孔支架層40或其的加蓋層50上；對混合漿料進行干燥，W形成空穴傳輸 層60。
[0040] 在實際操作中，一般先將石墨快分散到有機溶劑中，攬拌均勻后，再加入聚合物材 料。形成混合漿料后，通過涂覆或絲網(wǎng)印刷的方式將混合漿料沉積在多孔支架層40上，然 后干燥漿料，從而在多孔支架層40上形成了空穴傳輸層60。有機溶劑選自苯、甲苯、氯苯、 二氯苯、H氯苯和己酸己醋中的一種或多種，優(yōu)選為氯苯。本實用新型優(yōu)選但并不局限于上 述有機溶劑。
[0041] 在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，聚合物在混合漿料中的質(zhì)量百分比濃度為 0.5?5%。如果聚合物的質(zhì)量百分比濃度過高，會導(dǎo)致空穴傳輸層的厚度過大；相反，如果 聚合物的質(zhì)量百分比濃度過低，會導(dǎo)致空穴傳輸層60覆蓋不完全。優(yōu)選地，聚合物在混合 漿料中的質(zhì)量百分比濃度為1%。
[0042] 本實用新型所提供的制備方法只是在現(xiàn)有的制備空穴傳輸層的基礎(chǔ)上，額外慘入 石墨快，不需要因為石墨快的慘雜而額外增加其它特殊溶劑和特殊儀器設(shè)備，也不會因為 石墨快的加入而需要高溫處理，只需室溫干燥，即可得到符合條件的厚度可調(diào)的復(fù)合空穴 傳輸層。該制作過程簡單，易于操作，石墨快可慘入多種聚合物空穴傳輸材料中，匹配性廣， 拓展了巧鐵礦薄膜太陽能電池的空穴傳輸材料的應(yīng)用范圍。
[0043] 下面結(jié)合更具體的實施例進一步說明本實用新型的有益效果。
[0044] 實施例1
[0045] 首先在FT0玻璃上絲網(wǎng)印刷一層Ti〇2薄膜層，45CTC加熱30分鐘后，得到厚度為 50nm的半導(dǎo)體材料的致密層。優(yōu)選采用文獻（Qiin.Phys. Lett. ,2006,23(9) ,2606-2608) 中公開的絲網(wǎng)印刷方法印刷形成致密層。采用旋涂法在致密層上涂覆Ti化納米顆粒材料， 在室溫下干燥后50(TC燒結(jié)可得到多孔支架層結(jié)構(gòu)，厚度為lOOnm。
[0046] 采用兩步法-先旋涂再浸潰：將化I2溶解在N，N-二甲基甲醜胺中制成質(zhì)量百分 比濃度為32%的旋涂液，W 3000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂在多孔支架層上，旋涂時間為30砂。再將 旋涂了化12的多孔支架層薄膜浸泡在濃度為lOmg/mL的CH3NH3I溶液中，同時形成填充在 多孔支架層內(nèi)、具有巧鐵礦結(jié)構(gòu)的有機金屬半導(dǎo)體吸光材料吸光層和加蓋層。在多孔支架 層的表面形成的加蓋層厚度為200nm。
[0047] 取粒徑為lOOnm的石墨快，將其分散到甲苯中，攬拌均勻后再加入分子量30000的 聚合物P3HT，之后攬拌得到混合漿料。所加入的石墨快占聚合物P3HT重量的3%，聚合物 P3HT在混合漿料中的濃度為Iwt%。將混合漿料W 3000rpm旋涂到加蓋層上，時間為20砂， 空穴傳輸層的厚度為100皿。采用真空蒸鍛法（真空度小于l(T6pa)在空穴傳輸層上形成 銀對電極，厚度為80nm。該樣即完成了整個巧鐵礦薄膜太陽能電池的制作。
[004引 實施例2
[0049] 首先在FT0玻璃上絲網(wǎng)印刷一層Ti〇2薄膜層，45CTC加熱30分鐘后，得到厚度為 50nm的半導(dǎo)體材料的致密層。優(yōu)選采用文獻（Qiin.Phys. Lett. ,2006,23(9) ,2606-2608) 中公開的絲網(wǎng)印刷方法印刷形成致密層。采用旋涂法在致密層上涂覆Ti化納米顆粒材料， 在室溫下干燥后50(TC燒結(jié)可得到多孔支架層結(jié)構(gòu)，厚度為lOOnm。
[0050] 采用一步法將具有巧鐵礦結(jié)構(gòu)的有機金屬半導(dǎo)體吸光材料沉積在多孔支架層上。 該過程包括；將等摩爾量的化Is與有機楓化胺CH3NH3I共同溶解在N，N-二甲基甲醜胺中， 配制成濃度為40wt%的旋涂液，通過旋涂法將有機金屬半導(dǎo)體吸光材料從多孔支架層的表 面填充至多孔支架層內(nèi)部的空隙中。
[0051] 取粒徑為lOOnm的石墨快，將其分散到甲苯中，攬拌均勻后再加入分子量為30000 的聚合物P3HT，攬拌，得到混合漿料。其中所加入的石墨快占聚合物重量的3%，聚合物 P3HT在混合漿料中的濃度為Iwt%。將混合漿料W 3000rpm旋涂到支架層上，時間為20砂， 空穴傳輸層的厚度為100皿。采用真空蒸鍛法（真空度小于l(T6pa)在空穴傳輸層上形成 銀材料的對電極，厚度為80nm。該樣即完成了整個巧鐵礦薄膜太陽能電池的制作。
[0052] 實施例 3-14
[0053] 其制備方法與實施例1相同，不同之處在于石墨快與聚合物的混合比例，同時聚 合物材料、聚合物的分子量、石墨快粒徑等有所不同，具體詳見表1。
[0054] 實施例 15-16
[0055] 其制備方法與實施例1相同，不同之處在于慘雜到聚合物中的石墨快的質(zhì)量比例 不在0. 1 %?5%的范圍內(nèi)，具體詳見表1。
[0056] 實施例1-16及對比例1中的電池效率測量方法如下：電池的光電性能用計算機 控制的恒電位/恒電流儀（Princeton Applied Research,Model 263A)。將制備的太陽電 池器件的光陽極和光陰極分別與恒電位/恒電流儀的工作電極和對電極端連接。光源使用 500W気燈，入射光強為lOOmW/cm 2,光照面積為0. 1cm2。除非另有說明，本實用新型的各實 施例中的光電性能測量都是在室溫下進行的。
[0057] 表1.巧鐵礦薄膜太陽能電池
[0058]

【權(quán)利要求】
1. 一種鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，包括： 透明襯底（10); 在所述透明襯底（10)上形成的導(dǎo)電層（20); 在所述導(dǎo)電層（20)上形成的半導(dǎo)體材料的致密層（30); 在所述致密層（30)上形成的多孔支架層（40); 在所述多孔支架層（40)的內(nèi)部空隙中填充的具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體吸光層（41); 在所述多孔支架層（40)上形成的空穴傳輸層￠0)，其中，所述空穴傳輸層￠0)為能夠 進行空穴傳輸?shù)氖?聚合物復(fù)合材料；以及 在所述空穴傳輸層￠0)上形成的對電極（70)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，還包括形成在所述多 孔支架層（40)和所述空穴傳輸層（60)之間的加蓋層（70)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，所述石墨炔具有大 共軛結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，所述石墨炔為1，3-二 炔鍵將苯環(huán)連接在一起組成的結(jié)構(gòu)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，所述石墨炔為納米片 狀、納米帶狀、納米顆粒狀、納米線狀或納米管狀結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，當(dāng)所述石墨炔為納米 顆粒狀時,所述納米顆粒狀的石墨炔的粒徑為30?300nm。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，所述納米顆粒狀的石 墨炔的粒徑為30?100nm。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，所述空穴傳輸層（60) 的厚度為10?500nm。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鈣鈦礦基薄膜太陽電池，其特征在于，所述空穴傳輸層（60) 的厚度為50?300nm。
【文檔編號】H01L51/48GK204243085SQ201420649588
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】孟慶波, 李冬梅, 肖俊彥, 羅艷紅 申請人:中國科學(xué)院物理研究所