一种基于PLD生长无机CuGaO2透明薄膜的半透明电池的制作方法

本发明属于薄膜太阳能电池制备的技术领域，特别涉及一种基于pld生长无机cugao2透明薄膜的半透明电池。

背景技术：

随着人类文明的不断进步和社会经济的飞速发展，人类对能源的需求量不断增长。同时，石油、煤、天然气等化石燃料都是不可再生资源并且储备量有限，因此对于新能源的研究尤其是对太阳能的研究成了世界关注的焦点。然而硅基和薄膜太阳能电池的高成本，有机太阳能电池的低效率，染料敏化太阳电池的不稳定性使得太阳能电池的发展前景不容乐观。钙钛矿太阳能电池自2009年第一次报道以来，能量转换效率日新月异，由最初的3.8％提升到了23.3％。钙钛矿太阳能电池的横空出世为太阳能电池的发展带来了新希望。

当前，大多数太阳能电池都是不透明的，但就某些应用方面的研究可见，半透明太阳能电池有着巨大的应用前景。例如，建筑表面或玻璃表面的能源装置以及数码电子产品(如笔记本电脑)、汽车挡风玻璃、户外和家用设备(如玻璃窗，百叶窗帘)当中，既可透光又能够发电，合理利用光能，特别适合制作高效率蓝色、紫外发光和探测器等光电器件以及太阳能电池等。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现存的技术不足，利用透明电极和半透明钙钛矿吸光层实现半透明钙钛矿太阳能电池的制备。技术本身旨在发明一种新型透明电池，区别于过去不透明电池。

本发明公开了一种基于pld生长无机cugao2透明薄膜的半透明电池，该电池结构从下至上依次为第一透明电极基板、空穴传输层、吸光层、电子传输层、第二透明电极基板。

上述吸光层由abx3型钙钛矿材料形成，其中a选自cs⁺，b选自pb²⁺，x选自br^-和i^-的混合物。

上述第一透明电极基板为ito、fto等透明导电电极,空穴传输层为无机cugao2，为透明结构。

上述电子传输层为无机tio2、zno或有机pcbm等，均为透明结构。第二透明电极基板为导电层/光减反层复合结构，其中导电层为超薄金属ag、au或银纳米线电极，厚度为10nm；光减反层为moo3或mgf2等，厚度为40nm。

本发明采用全新的透明电极，摒弃了传统透明电极ito中原材料日益稀缺的不足，其优化的性能和稳定的结构为半透明钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了新的思路。

本发明属于半导体光电子技术领域，具体为一种基于pld生长无机cugao2透明薄膜的半透明电池，该电池结构从下至上依次为第一透明电极基板、空穴传输层、钙钛矿吸光层、电子传输层、第二透明电极基板，其中第二透明电极基板具体为导电层/光减反层复合结构，其中导电层为超薄金属ag、au或银纳米线；光减反层为moo3或mgf2,其中除钙钛矿层为半透明结构外，其它层均为透明结构，从而有效提高了电池整体平均透过率，各层间形成良好的能级匹配，降低了电池整体的串联电阻，进而提高电池的光电转换效率、稳定性等。同时，本发明采用全新的透明电极，摒弃了传统透明电极ito中原材料日益稀缺的不足，其优化的性能和稳定的结构为透明钙钛矿太阳能电池的商业化应用提供了新的思路。

附图说明

图1为本发明提供的半透明钙钛矿太阳能电池的结构示意图；其中，1为第一透明电极基板，2为空穴传输层，3为钙钛矿吸光层，4为电子传输层，5为超薄金属层，6为光学增透层；第二透明电极基板包括5和6。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的内容作进一步详细说明，但本发明不限于以下列举的特定例子：

实施例1

(1)将fto透明导电玻璃切成1.5cm的长条，接着贴上1cm宽的胶带，然后用锌粉和浓盐酸与水体积比为1:5的稀盐酸刻蚀15分钟，用稀盐酸清洗残余的锌粉，把刻蚀好的玻璃切成1.5×1.5cm正方形，用碱液超声清洗30-60min，再用酒精超声清洗30-60min，最后用去离子水超声清洗10-30min，然后放入烘干箱干燥得到第一透明电极基板(如图一1层)；

(2)在上述第一透明电极基板表面利用pld沉积cugao2纳米颗粒，频率为5hz,能量为300mj，获得表面沉积cugao2空穴传输薄膜的第一透明电极基板(如图一2层)；

(3)把碘化铅和碘化铯溶于n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的混合溶剂(1:1)中，然后置于磁力搅拌器上90℃搅拌一个小时，然后以2500r/min的转速在步骤(2)所得基板表面旋涂cspbi3的前驱体溶液35s，把涂好的片放到加热板上300℃退火5分钟，得到表面涂覆cspbi3的吸光层基板(如图一3层)，此过程均在手套箱中操作；

(4)将步骤(3)所得基板表面旋涂tio2前驱液，并在手套箱中进行100℃退火，退火时间为25min，获得tio2电子传输层(如图一4层)；此一系列过程均在手套箱中操作；

(5)将步骤(3)所得基板转移至真空蒸发镀膜仪腔室内，蒸镀超薄ag电极，厚度10nm，蒸发速率为作为导电层(如图一5层)，最后蒸镀光减反层moo3(如图一6层)，厚度40nm，蒸发速率为完成半透明钙钛矿太阳能电池的制备。

实施例2

(1)本实施例与实施例1相同，不同之处在于步骤(4)把pcbm溶于氯苯中搅拌十二个小时得到pcbm前驱液，浓度为20mg/ml，然后在旋涂cspbi3薄膜的基板表面旋涂pcbm前驱液，转速为2000rpm/s，时间为30s，获得表面涂覆pcbm电子传输薄膜的基板(如图一4层)；用真空热蒸发镀膜仪蒸镀超薄ag电极，厚度10nm，蒸发速率为作为导电层(如图一5层)，最后用真空热蒸发镀膜仪蒸镀光减反层moo3(如图一6层)，厚度40nm，蒸发速率为完成半透明钙钛矿太阳能电池的制备。

实施例3

(1)本实施例与实施例1相同，不同之处在于步骤(5)将fecl3溶于乙二醇溶液(10ml)，继续加入聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，然后将溶液移至搅拌加热器80-100℃加热，搅拌5min备用；将agno3溶于乙二醇溶液(10ml)，取出15-20ul逐滴加入到备用溶液中，溶液呈棕色时将剩余agno3溶液混入，随后将溶液移至反应釜中150-200℃反应2-3小时，最后将溶液离心超声得到银纳米线前驱液，用匀胶机旋涂银纳米线前驱液，转速为3000-7000r/min，时间为30-50s制得银纳米线透明电极(如图一5层)；用真空热蒸发镀膜仪蒸镀光减反层moo3(如图一6层)，厚度40nm，蒸发速率为完成半透明钙钛矿太阳能电池的制备。

最后阐述个人观点，以上实例仅为本发明的较佳实例，并不用于限制本发明，但凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。