Sb2O3材料钙钛矿太阳能电池应用

本发明涉及sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，属于钙钛矿太阳能电池。

背景技术：

1、有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells,pscs)由于其优异的物理化学特性受到了全世界的广泛关注，经过十余年的发展，其单结电池的光电转化效率(power conversion efficiencies,pce)迅速提升至26.1％，已经接近商业化单晶硅基太阳能电池的最高效率。

2、目前记录的pscs的pce仍然低于shockley-queisser(sq)理论所定义的pce极限。pce极限假设太阳能电池内的所有复合过程都是辐射复合的，并且所有发射的光子都可以从电池中逃逸出来。在这种情况下，非辐射复合损耗可以忽略不计，并且不会限制器件性能。然而，由于存在缺陷辅助复合、俄歇复合、电子-声子耦合等非辐射复合，导致在pscs中，器件的各项性能参数如开路电压(voc)、短路电流密度(jsc)、填充因子(ff)和pce等均偏离了sq极限值；另外，非辐射复合中心的存在会加速钙钛矿层的降解，对器件造成进一步的影响，阻碍着pscs器件商业化的发展。因此，降低器件中的非辐射复合损耗，是提高钙钛矿太阳能电池器件效率和器件工作稳定性的重点问题之一。目前，通过结晶控制，缺陷钝化，界面工程和形成梯度结等方法，在降低器件非辐射复合损耗方面获得了一定的效果，然而，性能最好的pscs的voc损耗仍然高于sq理论中考虑的损耗。

3、此外，在pscs实际运行中，光伏组件受到周围建筑物、植物、鸟粪、灰尘等杂物遮挡，导致电池被部分或完全遮蔽，此时。光伏组件中太阳电池出现电流失配，工作电流大于失配太阳电池的光生电流时，会产生电压反偏，太阳电池就会被反向偏置，此太阳电池会变成负载，消耗正常太阳电池产生的功率，从而产生大量热量，影响pscs的性能。目前，针对pscs的偏压稳定性的相关研究尚不充分，科研人员仍在寻找可以抑制反向偏压对器件造成影响的材料或技术。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用。

2、为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

3、sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，所述钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的导电基底层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和电极层；在层与层之间的任意一处以上的位置设置sb2o3层(导电基底与空穴传输层之间、空穴传输层与钙钛矿吸收层之间、钙钛矿吸收层和电子传输层之间、电子传输层和电极层之间中的任意一处以上设置sb2o3层)；sb2o3层一方面用于抑制电池中的非辐射复合，另一方面用于提升电池偏压稳定性。

4、优选的，所述sb2o3层的厚度为0.3～5nm。

5、优选的，在钙钛矿吸收层的下方和/或上方设置sb2o3层。

6、优选的，钙钛矿吸收层的下方的sb2o3层厚度为0.5～2nm；钙钛矿吸收层的上方的sb2o3层厚度为3～4nm。

7、优选的，所述导电基底层包括氧化铟锡(ito)、掺杂氟的sno2导电玻璃(fto)，电阻率为10ω·cm-1～50ω·cm-1。

8、优选的，所述空穴传输层为聚三芳胺(ptaa)、自组装单分子膜(sam)、氧化镍、pedot:pss，厚度为3～10nm。

9、优选的，所述钙钛矿吸收层的带隙分布范围为1.2～1.7ev，厚度为500～950nm。更优选的，所述钙钛矿吸收层为有机-无机杂化钙钛矿材料。

10、优选的，所述电子传输层包括c60、[6,6]-苯基-c61-丁酸异甲酯([60]pcbm)、[6,6]-苯基-c71-丁酸异甲酯([70]pcbm)、sno2、氧化钛、氧化锌，厚度为15～30nm。

11、优选的，所述电极层包括银、cu、au、ca、ito、氧化铟锌(izo)和铝掺杂的氧化锌透明导电玻璃(azo)中的一种以上，厚度为80～1000nm。

12、优选的，所述sb2o3层采用热蒸方法制备得到。

13、有益效果

14、本发明提供了sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，所述钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的导电基底层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和电极层；在层与层之间的任意一处以上的位置设置sb2o3层；sb2o3层一方面用于抑制电池中的非辐射复合，另一方面sb2o3材料具有抵抗钙钛矿太阳能电池抵抗反向偏压的能力，有利于钙钛矿太阳能电池在实际使用过程中的稳定性。sb2o3材料在单层或叠层钙钛矿器件领域具有很大的应用潜力。

15、本发明提供了sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，分子晶体结构的sb2o3材料适用于多种结构和体系钙钛矿太阳能电池。进一步通过通过调控sb2o3材料的位置及厚度，可以实现器件效率的提升。

技术特征：

1.sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：所述钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的导电基底层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和电极层；在层与层之间的任意一处以上的位置设置sb2o3层；sb2o3层一方面用于抑制电池中的非辐射复合，另一方面用于提升电池偏压稳定性。

2.如权利要求1所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：所述sb2o3层的厚度为0.3～5nm。

3.如权利要求1所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：在钙钛矿吸收层的下方和/或上方设置sb2o3层。

4.如权利要求1所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：钙钛矿吸收层的下方的sb2o3层厚度为0.5～2nm；钙钛矿吸收层的上方的sb2o3层厚度为3～4nm。

5.如权利要求1任意一项所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：所述sb2o3层采用热蒸方法制备得到。

6.如权利要求1～5任意一项所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：所述导电基底层包括ito、fto，电阻率为10ω·cm-1～50ω·cm-1。

7.如权利要求1～5任意一项所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：所述空穴传输层为聚三芳胺、自组装单分子膜、氧化镍、pedot:pss，厚度为3～10nm。

8.如权利要求1～5任意一项所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：所述钙钛矿吸收层的带隙分布范围为1.2～1.7ev，厚度为500～950nm；优选的，所述钙钛矿吸收层为有机-无机杂化钙钛矿材料。

9.如权利要求1～5任意一项所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：所述电子传输层包括c60、[60]pcbm、[70]pcbm、sno2、氧化钛、氧化锌，厚度为15～30nm。

10.如权利要求1～5任意一项所述的sb2o3材料钙钛矿太阳能电池应用，其特征在于：所述电极层包括银、cu、au、ca、ito、izo和azo中的一种以上，厚度为80～1000nm。

技术总结
本发明涉及Sb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;材料钙钛矿太阳能电池应用，属于钙钛矿太阳能电池技术领域。所述钙钛矿太阳能电池包括自下而上依次设置的导电基底层、空穴传输层、钙钛矿吸收层、电子传输层和电极层；在层与层之间的任意一处以上的位置设置Sb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;层；Sb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;层一方面用于抑制电池中的非辐射复合，另一方面Sb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;材料具有抵抗钙钛矿太阳能电池抵抗反向偏压的能力，有利于钙钛矿太阳能电池在实际使用过程中的稳定性。Sb<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;材料在单层或叠层钙钛矿器件领域具有很大的应用潜力。

技术研发人员：陈棋,白阳,成腾,裴峰涛,张莹
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/7/9