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专利号: 2019106835638
申请人: 陕西师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池,其特征在于,包括玻璃衬底(1)以及依次层叠设置在玻璃衬底(1)上的透明导电电极(2)、金属氧化物电子传输层(3)、钙钛矿光吸收层(4)、空穴传输层(5)和金属电极(6),所述的金属氧化物电子传输层(3)是利用金属元素离子注入方法形成的能级渐变叠层结构。

2.根据权利要求1所述的一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池,其特征在于,金属氧化物电子传输层(3)是由第一电子传输层(3-1)、第二电子传输层(3-2)和第三电子传输层(3-3)三层叠加而成,第一电子传输层(3-1)和第二电子传输层(3-2)之间形成第一能级过渡区(11),第二电子传输层电子传输层(3-2)和第三电子传输层(3-3)之间形成第二能级过渡区(12)。

3.根据权利要求1所述的一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池,其特征在于,透明导电电极(2)和金属氧化物电子传输层(3)之间形成第一接触区(21),金属氧化物电子传输层(3)和钙钛矿光吸收层(4)之间形成第二接触区(22),钙钛矿光吸收层(4)和空穴传输层(5)之间形成第三接触区(23),空穴传输层(5)和金属电极(6)之间形成第四接触区(24)。

4.根据权利要求1所述的一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池,其特征在于,所述的钙钛矿太阳电池的开路电压大于1.04V,短路电流密度大于22.0mA/cm2,填充因子大于

0.73,光电转化效率高于17%。

5.一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一:在玻璃衬底(1)上形成透明导电电极(2);

步骤二:利用金属元素离子注入方法在透明导电电极(2)形成能级渐变叠层结构的金属氧化物电子传输层(3);

步骤三:获得金属氧化物电子传输层(3)之后,在金属氧化物电子传输层(3)上依次形成钙钛矿光吸收层(4)、空穴传输层(5)以及金属电极(6),即得到梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池。

6.根据权利要求5所述的一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于,金属氧化物电子传输层(3)通过化学浴沉积法、磁控溅射法、电子束沉积法、旋涂法或非真空化学沉积方法制备而成,金属氧化物电子传输层(3)的制备温度为23-500℃,金属氧化物电子传输层(3)的厚度为50-100nm。

7.根据权利要求5所述的一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于,步骤二所制备的金属氧化物电子传输层(3)包括未掺杂的第一电子传输层(3-1),随后通过离子注入方法在高注入能量和低注入剂量的情况下使金属元素注入到金属氧化物电子传输层(3)中形成高注入深度、低浓度金属元素掺杂的第二电子传输层(3-2),之后在不破坏真空度并保持所注入的金属元素不变的情况下,降低注入能量并提高注入剂量,获得低注入深度、高浓度金属元素掺杂的第三电子传输层(3-3);

形成第二电子传输层(3-2)的金属元素注入剂量数量级为1014离子每平方厘米,注入能量为20KeV;形成第三电子传输层(3-3)的金属元素注入剂量数量级为1015离子每平方厘米,注入能量为10KeV。

8.根据权利要求7所述的一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于,第一电子传输层(3-1)是二元或三元金属氧化物,第二电子传输层(3-2)和第三电子传输层(3-3)是对应的三元或四元金属氧化物;

所述第一电子传输层(3-1)是二元金属氧化物氧化钛、氧化锌或氧化锡时,相应的第二电子传输层(3-2)和第三电子传输层(3-3)是三元金属氧化物掺锌氧化钛、掺镓氧化锌或掺钛氧化锡;

所述第一电子传输层(3-1)是三元金属氧化物氧化铟锌、氧化镓锌或氧化锡锌时,相应的第二电子传输层(3-2)和第三电子传输层(3-3)是四元金属氧化物掺镓氧化铟锌、掺钛氧化镓锌或掺铟氧化锡锌。

9.根据权利要求5所述的一种梯度电子传输层的钙钛矿太阳电池的制备方法,其特征在于,所述的钙钛矿太阳电池设置为正置结构。