本發(fā)明涉及一種具有高光電轉(zhuǎn)換效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層的制備方法。本發(fā)明在導(dǎo)電玻璃基底上，通過(guò)兩步低溫溶劑熱過(guò)程以及一步煅燒處理制備出漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層；所述兩步低溫溶劑熱過(guò)程先后采用錫源前驅(qū)體和鈦源前驅(qū)體；所述該漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層由分布呈梯度變化的氧化錫以及氧化鈦納米顆粒組成；所述氧化錫納米顆粒在近導(dǎo)電玻璃區(qū)域分布多，在遠(yuǎn)導(dǎo)電玻璃區(qū)域分少；所述氧化鈦在遠(yuǎn)導(dǎo)電玻璃區(qū)域分布多，在近導(dǎo)電玻璃區(qū)域分布少。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有高光電轉(zhuǎn)換效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層的制備方法。該漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層在鈣鈦礦電池中有優(yōu)秀的光電轉(zhuǎn)換效率以及弱的磁滯效應(yīng)。

背景技術(shù)

能源短缺和環(huán)境污染是目前人類急需解決的兩大問(wèn)題。一方面我們需要節(jié)能，減少能源的消耗，并且盡可能的使用可再生的清潔能源；另一方面我們必須減少污染物的排放，消除環(huán)境污染。太陽(yáng)光是清潔能源，如何把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為我們方便使用的能源以及利用太陽(yáng)光消除環(huán)境污染成為研究熱點(diǎn)。

鈣鈦礦電池作為新型的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，由于具有全溶液制備、廉價(jià)以及光電轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)，被科研界以及企業(yè)界廣泛關(guān)注。典型的鈣鈦礦電池由電子傳輸層、鈣鈦礦光吸收層、空穴傳輸層以及背電極組成。電子傳輸層能選擇性地從鈣鈦礦光吸收層中攝取光生電子，并將電子傳輸至導(dǎo)電玻璃，抑制界面處的電子空穴復(fù)合。到目前為止，最廣泛使用的電子傳輸層材料是氧化鈦。然而，氧化鈦的本征電子遷移率較低(0.1-1cm²V^-1s^-1)，遠(yuǎn)低于鈣鈦礦材料的本征電子遷移率(20-30cm²V^-1s^-1)。電子遷移率的差距導(dǎo)致電子容易富集在氧化鈦鈣鈦礦的界面處，進(jìn)而導(dǎo)致了所謂的磁滯現(xiàn)象。氧化錫具有較高的本征電子遷移率(100-200cm²V^-1s^-1)，然而，基于氧化錫電子傳輸層的鈣鈦礦電池中電子空穴復(fù)合現(xiàn)象嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于開發(fā)一種制備高光電轉(zhuǎn)換效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層的制備方法。

一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層的制備方法，包含如下步驟：

將清洗干凈的導(dǎo)電玻璃放置到70℃的錫源前驅(qū)體溶液中，反應(yīng)4小時(shí)。隨后將導(dǎo)電玻璃用去離子水以及乙醇清洗吹干，再次放置到70℃的鈦源前驅(qū)體溶液中，反應(yīng)40分鐘。將導(dǎo)電玻璃取出，用去離子水以及乙醇清洗吹干。最后將導(dǎo)電玻璃在空氣中500℃條件下煅燒30分鐘。

所述的導(dǎo)電玻璃放置方法是導(dǎo)電面朝下，導(dǎo)電玻璃與反應(yīng)容器壁呈45°，斜靠在反應(yīng)器內(nèi)壁上。

所述的錫源前驅(qū)體是四氯化錫。

所述的鈦源前驅(qū)體是四氯化鈦。

所述的漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層由分布呈梯度變化的氧化錫以及氧化鈦納米顆粒組成，氧化錫納米顆粒在近導(dǎo)電玻璃區(qū)域分布多，在遠(yuǎn)導(dǎo)電玻璃區(qū)域分布少。氧化鈦在遠(yuǎn)導(dǎo)電玻璃區(qū)域分布多，在近導(dǎo)電玻璃區(qū)域分布少。

與傳統(tǒng)氧化鈦電子傳輸層相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明利用兩步低溫溶劑熱過(guò)程制備了氧化錫-氧化鈦漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層，該電子傳輸層能有效的傳輸電子，抑制電子空穴的復(fù)合現(xiàn)象，使得鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)16.71％，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)氧化鈦電子傳輸層電池12.02％的光電轉(zhuǎn)換效率。并且，磁滯現(xiàn)象也有明顯降低。綜上，本發(fā)明合成過(guò)程簡(jiǎn)單，光電轉(zhuǎn)換效率高，磁滯現(xiàn)象較低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明制備方法的流程示意圖；

圖2是實(shí)施例1所制備的漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層的掃描電子顯微鏡照片；

圖3是實(shí)施例1所制備的漸變異質(zhì)結(jié)電子傳輸層的透射電子顯微鏡照片；