一種二氧化鈦納米管為介孔層的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]—種太陽(yáng)能電池以及制備方法，特別是一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中大部分使用在導(dǎo)電基體上先旋涂致密層燒結(jié)后再旋涂多孔層再燒結(jié)，這類(lèi)方法要兩次配備溶液與兩次燒結(jié)操作復(fù)雜而且容易導(dǎo)致致密層與介孔層結(jié)合不緊密，界面形貌不易控制，介孔層電子傳輸路徑較長(zhǎng)；其次，致密層大部分是有旋涂鈦的有機(jī)溶液前驅(qū)體或者熱噴涂制成；旋涂帶來(lái)致密層不均現(xiàn)象；現(xiàn)有技術(shù)還未解決這樣的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種致密層采用二氧化鈦層，介孔層采用二氧化鈦納米管層的太陽(yáng)能電池，使用陽(yáng)極氧化純鈦一步法制備，并且二氧化鈦納米管層垂直生長(zhǎng)在致密二氧化鈦層之上，解決了致密層與介孔層結(jié)合不緊密問(wèn)題，使得電子傳輸路徑短，并增大介孔層與鈣鈦礦層結(jié)合處的接觸面積。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，包括:導(dǎo)電基體，生長(zhǎng)在導(dǎo)電基體上的致密二氧化鈦層，垂直長(zhǎng)在致密二氧化鈦層上的二氧化鈦納米管層，涂抹于二氧化鈦納米管層的鈣鈦礦層，制于鈣鈦礦層上的空穴導(dǎo)電層，制于空穴導(dǎo)電層上的金屬電極。
[0005]前述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，導(dǎo)電基體為FTO導(dǎo)電玻璃、TCO導(dǎo)電玻璃或?qū)щ奝ET0
[0006]前述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，二氧化鈦納米管層的納米管的管徑為50nm_200nmo
前述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，二氧化鈦納米管層的納米管的長(zhǎng)度為30-1000nm。
[0007]前述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦層填充于二氧化鈦納米管內(nèi)并覆蓋于二氧化鈦納米管上。
[0008]前述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，包括如下步驟:
(O導(dǎo)電基體的前處理，使用丙酮、乙醇、去離子水分別超聲10min、80°C烘干后用UVO處理15min ；
(2)將純鈦鍍到經(jīng)步驟(I)處理的導(dǎo)電基體上；
(3)將經(jīng)過(guò)步驟(2)得到的含有鈦膜的導(dǎo)電基體通過(guò)有機(jī)電解液陽(yáng)極氧化法一步制備致密二氧化鈦層和二氧化鈦納米管層。
[0009](4)將經(jīng)步驟(3)得到的致密二氧化鈦層和二氧化鈦納米管層清洗后放入馬費(fèi)爐中500 °C退火處理30min，然后隨爐冷卻。
[0010](5)經(jīng)過(guò)步驟(4)后，通過(guò)旋涂鈣鈦礦旋涂液制備鈣鈦礦層； (6)將上述鈣鈦礦層上旋涂一層空穴導(dǎo)電層；
(7)將上述空穴導(dǎo)電層上蒸鍍一層金屬電極。
[0011]前述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，包括如下步驟:
(O導(dǎo)電基體的前處理，使用丙酮、乙醇、去離子水分別超聲10min、80°c烘干后用UVO處理15min ；
(2)將經(jīng)過(guò)步驟(I)后的導(dǎo)電基體濺射或者蒸鍍一層50?100nm的的純鈦，蒸發(fā)功率150-250A，蒸發(fā)速率 5-10nm/min ；
(3)將經(jīng)過(guò)步驟(2)得到的含有鈦膜的導(dǎo)電基體通過(guò)有機(jī)電解液在陽(yáng)極氧化電壓下采用陽(yáng)極氧化純鈦一步法制備致密二氧化鈦層和二氧化鈦納米管層，陽(yáng)極氧化電壓10?60V之間，陽(yáng)極氧化時(shí)間l_90min ；
(4)將經(jīng)步驟(3)得到的致密二氧化鈦層和二氧化鈦納米管層清洗后放入馬費(fèi)爐中500°C退火處理30min，然后隨爐冷卻；
(5)使用鈣鈦礦旋涂液旋涂，再100°C加熱15min，制備鈣鈦礦層；
(6)將上述鈣鈦礦層上旋涂一層空穴導(dǎo)電層；
(7)將上述空穴導(dǎo)電層上蒸鍍一層金屬電極。
[0012]前述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，二氧化鈦納米管層的納米管的管徑通過(guò)改變陽(yáng)極氧化電壓調(diào)節(jié)，納米管的長(zhǎng)度通過(guò)陽(yáng)極氧化時(shí)間調(diào)節(jié)。
[0013]前述的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦層的材料包括=CH3NH3PbI3XH3NH3PbClxI3 x、CH3NH3PbBr3;空穴導(dǎo)電的材料為Spiro-OMeTAD，金屬電極層的材料為金或銀。
[0014]前述的一種|丐鈦礦太陽(yáng)能電池，空穴導(dǎo)電層厚度為70-150nm，金屬電極的厚度為 70-100nm。
[0015]本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明提供一種致密層采用二氧化鈦層，介孔層采用二氧化鈦納米管層的太陽(yáng)能電池，并使用陽(yáng)極氧化純鈦一步法制備，并增大介孔層與鈣鈦礦層結(jié)合處的接觸面積；通過(guò)調(diào)節(jié)電壓與陽(yáng)極氧化時(shí)間制備出致密層與介孔層垂直接觸的結(jié)構(gòu)，可以調(diào)節(jié)納米管長(zhǎng)度與管徑大?。烩}鈦礦層填充到管狀內(nèi)部，增加鈣鈦礦層與介孔的接觸面積能傳導(dǎo)更多的光電子；由于納米管垂直生長(zhǎng)在致密層上電子傳輸路徑變短，可以有效傳導(dǎo)電子。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明二氧化鈦納米管層的納米管的SEM圖；
圖3為本發(fā)明二氧化鈦納米管層的納米管與二氧化鈦層結(jié)合處的SEM圖；
圖中附圖標(biāo)記的含義:
I導(dǎo)電基體，2致密二氧化鈦層，3 二氧化鈦納米管層，4鈣鈦礦層，5空穴導(dǎo)電層，6金屬電極。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作具體的介紹。
[0018]—種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，包括:導(dǎo)電基體1，生長(zhǎng)在導(dǎo)電基體I上的致密二氧化鈦層2，垂直長(zhǎng)在致密二氧化鈦層2上的二氧化鈦納米管層3，涂抹于二氧化鈦納米管層3的鈣鈦礦層4，制于鈣鈦礦層4上的空穴導(dǎo)電層5，制于空穴導(dǎo)電層5上的金屬電極6 ;作為一種優(yōu)選，導(dǎo)電基體I為FTO導(dǎo)電玻璃、TCO導(dǎo)電玻璃或?qū)щ奝ET。鈣鈦礦層4的材料包括:CH3NH3PbI3XH3NH3PbClxI3 x ,CH3NH3PbBr3,因?yàn)橛胁煌碾娮觃空穴擴(kuò)散長(zhǎng)度，所以可以根據(jù)納米管長(zhǎng)度選擇不同的鈣鈦礦材料，采用不同的材料，納米管的長(zhǎng)度不同；空穴導(dǎo)電的材料為Spiro-OMeTAD，金屬電極6層的材料為金或銀?？昭▽?dǎo)電層5厚度為70_150nm，金屬電極6的厚度為70-100nmo
[0019]二氧化鈦納米管層3的納米管的管徑為50nm-200nm, 二氧化鈦納米管層3的納米管的長(zhǎng)度為30-1000nm。二氧化鈦納米管層3的納米管的管徑通過(guò)改變陽(yáng)極氧化電壓調(diào)節(jié)，納米管的長(zhǎng)度通過(guò)陽(yáng)極氧化時(shí)間調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)二氧化鈦納米管層3的納米管的長(zhǎng)度與管徑的大小可控。
[0020]鈣鈦礦層4填充于二氧化鈦納米管內(nèi)并覆蓋于二氧化鈦納米管上，鈣