一種鈣鈦礦太陽能電池吸光層分層結構，屬于太陽能電池技術領域。在電子傳輸層和空穴傳輸層中間的鈣鈦礦層分為兩層，接近電子傳輸層的鈣鈦礦層為一維導電材料嵌入型結構的鈣鈦礦層，在SWCNT嵌入型鈣鈦礦層與空穴傳輸層之間為未嵌入SWCNT型結構的鈣鈦礦層，未嵌入型的常規鈣鈦礦層相對于SWCNT嵌入型鈣鈦礦層厚度較薄。采用本實用新型的技術方案，其載流子遷移率可提高。

技術領域

本實用新型屬于太陽能電池技術領域，涉及一種對鈣鈦礦太陽能電池鈣鈦礦層(吸光層)的分層改造，從而提高其載流子遷移率，以提高鈣鈦礦太陽能電池光電轉化效率的方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池，作為新興的第三代太陽能電池，以其諸多的優良特性，引起了廣大科研工作者的研究熱情，取得了一系列的成果，使得其商業化的可能性不斷提升。如何提高器件的性能，是我們一直以來孜孜以求的目標。然而，以往的研究多集中于電子傳輸層、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光層能帶調控以及界面修飾的研究，至于新的器件結構方面并無太多報道。而往往器件結構的變化，通常會大大提高其性能，所以合理的對鈣鈦礦太陽能電池結構進行改變，對于進一步提高其器件性能具有重要的意義。

實用新型內容

本實用新型通過對鈣鈦礦太陽能電池鈣鈦礦層(吸光層)進行分層制備，并在分層結構中嵌入具有優良導電性的一維導電納米材料(本例中采用單壁碳納米管(SWCNT))，從而提高其載流子遷移率，進而提升器件性能。

一種鈣鈦礦太陽能電池吸光層分層結構，主要內容為：在電子傳輸層和空穴傳輸層中間的鈣鈦礦層分為兩層，接近電子傳輸層的鈣鈦礦層為一維導電納米材料嵌入的鈣鈦礦層，以達到提高載流子傳輸速率，進而提升其光電轉化效率的目的，故此層一般約占鈣鈦礦層總厚度的80％；在一維導電納米材料嵌入的鈣鈦礦層與空穴傳輸層之間為未嵌入一維導電納米材料的鈣鈦礦層，目的是防止碳納米管的嵌入導致器件正負極短路，用以達到隔離效果，約占鈣鈦礦層總厚度的20％。未嵌入一維導電納米材料型的常規鈣鈦礦層相對于一維導電納米材料嵌入型鈣鈦礦層厚度較薄。

一維導電材料一維導電納米材料嵌入型結構的鈣鈦礦層為一維導電納米材料均勻分散嵌入到鈣鈦礦層中。未嵌入型的常規鈣鈦礦層為相對于一維導電納米材料嵌入型結構的鈣鈦礦層而言鈣鈦礦層中沒有嵌入一維導電納米材料。

本實用新型原則上鈣鈦礦層中嵌入的一維導電納米材料需符合尺寸要求。具體尺寸要求一般為：一維材料直徑應遠遠小于鈣鈦礦層總厚度(一維材料直徑小于等于10nm，鈣鈦礦層總厚度約為650nm)，以免影響鈣鈦礦層的結晶質量。本實用新型以單壁碳納米管(SWCNT)為例，以下簡稱SWCNT，優選SWCNT的長度為300-600nm，優選嵌入的密度為1×10⁵―1×10¹⁰根/cm³(嵌入SWCNT鈣鈦礦層)。

本實用新型著重于通過對鈣鈦礦太陽能電池鈣鈦礦層的分層嵌入碳納米管，以碳納米管優良的導電性，加快鈣鈦礦層載流子的傳輸速率。此外，由于SWCNT在鈣鈦礦層不同晶粒之間的貫穿，可以一定程度上消除晶界對載流子的阻礙作用，以提高載流子遷移率，進而達到提高鈣鈦礦太陽能電池光電轉化效率的目的。SWCNT嵌入型結構的鈣鈦礦層與未嵌入SWCNT型結構的鈣鈦礦層中的鈣鈦礦層成分一樣。

以正式平面結構的鈣鈦礦太陽能電池為例：(1)在電子傳輸層和空穴傳輸層中間的鈣鈦礦層分為兩層，兩層厚度可調。靠近電子傳輸層的鈣鈦礦層為SWCNT嵌入層，用以達到提高載流子傳輸速率的效果，此層厚度占鈣鈦礦層總厚度的80％；(2)在SWCNT嵌入層上方形成未嵌入SWCNT的鈣鈦礦層，目的是防止SWCNT的嵌入導致器件電子、空穴傳輸層相連，用以達到隔離的效果，此層占鈣鈦礦層總厚度的20％。

通過對鈣鈦礦太陽能電池鈣鈦礦層的SWCNT分層嵌入，提高了載流子遷移率，可使最終光電轉化效率提升約2％。

附圖說明