一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能電池，具體涉及一種新型錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸時(shí)，越來越多的國家開始實(shí)行“陽光計(jì)劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新動力。歐洲一些高水平的核研究機(jī)構(gòu)也開始轉(zhuǎn)向可再生能源。
[0003]然而現(xiàn)在市場上大量產(chǎn)的單晶與多晶硅的太陽電池平均效率約在15%上下，也就是說，這樣的太陽電池只能將入射太陽光能轉(zhuǎn)換成15%可用電能，其余的85%都浪費(fèi)成無用的熱能。所以嚴(yán)格地說，現(xiàn)今太陽電池，也是某種型式的“浪費(fèi)能源”。當(dāng)然理論上，只要能有效的抑制太陽電池內(nèi)載子和聲子的能量交換，換言之，有效的抑制載子能帶內(nèi)或能帶間的能量釋放，就能有效的避免太陽電池內(nèi)無用的熱能的廣生，大幅地提尚太陽電池的效率，甚至達(dá)到超高效率的運(yùn)作。而這樣簡易的理論構(gòu)想，在實(shí)際的技術(shù)上，卻可以用不同的方法來執(zhí)行這樣的原則。
[0004]鈣鈦礦自2009年到2014年被用到太陽能電池中，效率從3.8%達(dá)到了 19.3 %。該鈣鈦礦太陽能電池具有同單晶硅相媲美的效率，同時(shí)也有薄膜太陽能電池的低成本，制備簡單過程。鈣鈦礦太陽能電池(PVSK)最關(guān)鍵的部分是鈣鈦礦吸收層，這種吸收層是由有機(jī)無機(jī)雜化合成的，具有雙極性傳輸(電子傳輸和空穴傳輸)功能。制備成本相對于晶娃電池低。但是在傳統(tǒng)的鈣鈦礦電池生產(chǎn)中，鈣鈦礦含有大量的鉛，對人體和環(huán)境有危害。無鉛的鈣鈦礦太陽能電池的效率相對來說很低的。
[0005]鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池中含有大量鉛對人體和環(huán)境有危害，因此我們需要一種既保證鈣鈦礦太陽能電池效率相對穩(wěn)定又能夠減少鉛對人體和環(huán)境危害的太陽能電池。
[0006]鈣鈦礦指CaTi03，化學(xué)式為CaTi03、屬立方晶系的氧化物。由俄國科學(xué)家佩羅夫斯基(Perovskite)發(fā)現(xiàn)，后以他的姓命名，I丐鈦礦的英文名稱為Perovskite。后來把類似與鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)統(tǒng)稱為鈣鈦礦。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為解決上述目的，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案為一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，能夠使電池效率穩(wěn)定，同時(shí)減少了對人體和環(huán)境的危害。
[0008]一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，所述電池由六層組成，從下到上依次是導(dǎo)電玻璃層、陽極層、電子傳輸層、錫鉛鈣鈦礦吸收層、空穴傳輸層和電極層，其中，錫鉛鈣鈦礦吸收層的材料是化合物，其化學(xué)式為CH3NH3Pba5Sna5I313
[0009]優(yōu)選的是，陽極為二氧化鈦層。
[0010]優(yōu)選的是，電子傳輸層為900?1100納米厚度的二氧化鈦電子傳輸層。
[0011]優(yōu)選的是，所述錫鉛鈣鈦礦吸收層的厚度為500?700納米。
[0012]優(yōu)選的是，空穴傳輸層的材料是碲化鋅或者氧化鉬。
[0013]優(yōu)選的是，電子傳輸層為1000納米厚度。
[0014]優(yōu)選的是，導(dǎo)電玻璃層由玻璃層和鍍在玻璃層上的導(dǎo)電膜組成。
[0015]優(yōu)選的是，第六層電極材料物質(zhì)為銀。
[0016]本實(shí)用新型所述的有益效果是，設(shè)計(jì)了一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，本實(shí)用新型將錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)應(yīng)用到太陽能電池當(dāng)中，既減少了鉛的使用量，也能使太陽能電池效率穩(wěn)定。這種太陽能電池，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且制備過程簡單，有效的降低電池的制作成本。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型所述的一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池主體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型提供一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，包括:方向由下至上，首層為導(dǎo)電玻璃I相接第二層陽極2，第二層光陽極2相接第三層電子傳輸層3，第四層錫鉛鈣鈦礦吸收層4夾于第三層電子傳輸層3及第五層空穴傳輸層5之間，第五層空穴傳輸層5相接第六層電極6。
[0020]陽極2所包含具有半導(dǎo)體性能的二氧化鈦致密層，由于二氧化鈦致密層的阻擋效果使得電池光電流得以提高。
[0021]電子傳輸層3所用物質(zhì)為二氧化鈦，其厚度為1000納米。
[0022]錫鉛鈣鈦礦吸收層4，該層物質(zhì)為錫鉛鈣鈦礦晶體，其化學(xué)式為CH3NH3Pba5Sna5I3。這種吸收層是有機(jī)無機(jī)雜化合成的，具有雙極性傳輸(電子傳輸和空穴傳輸)功能。故在錫鉛鈣鈦礦吸收層4上方和下方各設(shè)空穴傳輸層5及電子傳輸層3。錫鉛鈣鈦礦層可以最大程度吸收可見光和部分紅外光，減少了鉛的使用量。所述錫鉛鈣鈦礦吸收層4厚度為500-700 納米。
[0023]電極5其材料物質(zhì)為銀，是具有電阻小、可焊性強(qiáng)、污染小等特點(diǎn)的導(dǎo)電材料。該層將電池中的載流子輸送至外部電路。
[0024]空穴傳輸層的材料是碲化鋅或者氧化鉬。作為一種優(yōu)選，導(dǎo)電玻璃可以采用玻璃表面鍍上一層導(dǎo)電膜，導(dǎo)電膜可以是氧化銦錫導(dǎo)電薄膜鍍層。
[0025]在另一個(gè)實(shí)施例中，錫鉛鈣鈦礦太陽能電池通過EVA粘合固定電池主體(首層導(dǎo)電玻璃、相接第二層陽極2，第二層光陽極2相接第三層電子傳輸層3，第四層錫鉛鈣鈦礦吸收層4夾于第三層電子傳輸層3及第五層空穴傳輸層5之間，第五層空穴傳輸層5相接第六層電極6)與保護(hù)電池主體的頂層鋼化玻璃及底層TPE背板，形成層壓件，層壓件四邊采用硅膠密封固定鋁合金框架，用作保護(hù)支撐層壓件。
[0026]在另一個(gè)實(shí)施例中，錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池制備成本相對于晶硅電池低。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)太陽能電池成本低于晶硅成本，而錫鉛鈣鈦礦更是用成本較低的金屬錫取代了會造成環(huán)境污染的重金屬鉛。既降低了成本，又解決了環(huán)境污染問題。
[0027]在另一個(gè)實(shí)施例中，錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池能夠作為鈣鈦礦太陽能電池組件。多個(gè)錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池主體通過銅做為焊帶做為串聯(lián)載體，起到導(dǎo)電作用。再采用匯流條連接電池串的載體焊帶使多個(gè)錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池主體能夠按照一定方式排列和串聯(lián)連結(jié)。
[0028]如上所述，本實(shí)用新型一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池解決了傳統(tǒng)的鈣鈦礦電池生產(chǎn)中，鈣鈦礦含有大量的鉛，對人體和環(huán)境有危害。無鉛的鈣鈦礦太陽能電池的效率相對來說很低的問題，而選用了錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池既降低了成本，又解決了環(huán)境污染問題。
[0029]盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí)用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其特征在于，所述電池由六層組成，從下到上依次是導(dǎo)電玻璃層、陽極層、電子傳輸層、錫鉛鈣鈦礦吸收層、空穴傳輸層和電極層，其中，錫鉛鈣鈦礦吸收層的材料是化合物，其化學(xué)式為CH3NH3Pba5Sna5I3132.如權(quán)利要求1所述的錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其特征在于，陽極層為致密層二氧化鈦。3.如權(quán)利要求1所述的錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其特征在于，電子傳輸層為900?1100納米厚度的二氧化鈦電子傳輸層。4.如權(quán)利要求1所述的錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其特征在于，所述錫鉛鈣鈦礦吸收層的厚度為500?700納米。5.如權(quán)利要求1-4之一所述的錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其特征在于，空穴傳輸層的材料是碲化鋅或者氧化鉬。6.如權(quán)利要求3所述的錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其特征在于，電子傳輸層為1000納米厚度。7.如權(quán)利要求1所述的錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其特征在于，導(dǎo)電玻璃層由玻璃層和鍍在玻璃層上的導(dǎo)電膜組成。8.如權(quán)利要求1或4所述的錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其特征在于，電極層材料物質(zhì)為銀。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的太陽能電池，從下到上依次包括：導(dǎo)電玻璃、陽極，電子傳輸層、錫鉛鈣鈦礦吸收層、空穴傳輸層、電極。本實(shí)用新型將錫鉛鈣鈦礦結(jié)構(gòu)應(yīng)用到太陽電池當(dāng)中，既減少了鉛的使用量，也能使太陽能電池效率穩(wěn)定。這種太陽能電池，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且制備過程簡單，有效的降低電池的制作成本。
【IPC分類】H01L31/0216, H01L51/42, H01L31/0248
【公開號】CN204834634
【申請?zhí)枴緾N201520453190
【發(fā)明人】梅海林, 唐立丹, 王冰, 齊錦剛, 彭淑靜, 王建中
【申請人】遼寧工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月26日