概述鈣鈦礦光伏電池的結(jié)構(gòu)及工藝

作者：admin2023-02-25 16:00 熱度：27805

概述鈣鈦礦光伏電池的結(jié)構(gòu)及工藝

01、鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)

鈣鈦礦太陽能電池主要由五部分組成，包括透明導(dǎo)電基底、電子傳輸層（ETL）、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層（HTL）、金屬電極

結(jié)構(gòu)的具體介紹

1）透明導(dǎo)電基底：一般采用氧化銦錫導(dǎo)電玻璃（ITO）或者氟摻雜的氧化錫導(dǎo)電玻璃（FTO）。作為其他材料的載體，光線由此射入，將收集到的光電子傳送至外電路。

2）電子傳輸層（ETL）：由致密TiO2和介孔TiO2兩層材料組成。其中，致密TiO2用于阻止導(dǎo)電基底與鈣鈦礦的直接接觸，避免空穴向?qū)щ娀讉鬏?；介孔TiO2為鈣鈦礦生長提供框架與支撐，形成多孔TiO2/鈣鈦礦混合層，用于傳輸電子。

3）鈣鈦礦吸光層：典型代表為碘化鉛甲胺（MAPbI3， MA=CH3NH3+），用于吸收太陽光產(chǎn)生光電子的活性材料。

4）空穴傳輸層（HTL）：通常使用Spiro-OMeTAD，用于提取與傳輸光生空穴。

5）金屬電極：通過在空穴傳輸層外面蒸鍍一層金獲得，用于傳輸電荷并連接外電路。

02、鈣鈦礦電池主要制備工藝

對應(yīng)鈣鈦礦的五層結(jié)構(gòu)，電子傳輸層（ETL）、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層（HTL）為制備工藝的核心環(huán)節(jié)，最核心環(huán)節(jié)即鈣鈦礦吸光層的制備。透明導(dǎo)電基底層可外采導(dǎo)電玻璃或柔性片；金屬電極通常通過使用貴金屬真空蒸鍍獲得。

對鈣鈦礦電池最核心的工藝環(huán)節(jié)（鈣鈦礦吸光層的制備），主要包括旋涂法以及氣相法。旋涂法又稱濕法，氣相法又稱為干法。

工藝介紹

鈣鈦礦電池主要制備工藝

1、氣相法：包括物理氣相沉積法與化學(xué)氣相沉積法。氣相法適用于大面積器件的制備，同時(shí)可以避免旋涂法制備過程中有毒溶劑的使用。另一方面，由于控制前驅(qū)體的相對比例并非易事，氣相法對設(shè)備性能提出較高要求，高質(zhì)量膜層的制備難度較高

2、旋涂法：旋涂法工藝相對簡單，為目前主流的鈣鈦礦吸光層制備方法。按照步驟的不同可進(jìn)一步分為一步法、兩步法。其中，一步法指將鈣鈦礦的原料全部加入溶劑中，完全溶解后形成前驅(qū)溶液，前驅(qū)體溶液旋涂于基板上，溶劑在高速旋轉(zhuǎn)中揮發(fā)，溶質(zhì)留在基板上結(jié)晶形成鈣鈦礦薄膜。

兩步法指，首先將PbX2溶于溶劑，旋涂在基底上成膜；然后將PbX2浸泡在溶液中或再次旋涂于基板上，與PbX2膜反應(yīng)生成鈣鈦礦。