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一种基于铋基金属电极的钙钛矿太阳能电池

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-17 11:54:30

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2023-10-17 11:54:30

一种基于铋基金属电极的钙钛矿太阳能电池,其特征在于,包括由下至上依次层叠设置的透明基底(2)、透明导电电极层(3)、第一电荷传输层(4)、钙钛矿薄膜(5)、第二电荷传输层(6)和铋基金属电极层(1),所述铋基金属电极层(1)为铋金属层或铋基合金层;所述第一电荷传输层为空穴传输层且所述第二电荷传输层为电子传输层,或者所述第一电荷传输层为电子传输层且所述第二电荷传输层为空穴传输层。

本实用新型涉及一种基于铋基金属电极的钙钛矿太阳能电池,包括由下至上依次层叠设置的玻璃基底、透明导电电极层、第一电荷传输层、钙钛矿薄膜、第二电荷传输层和铋基金属电极层,所述金属电极层为铋金属层或铋基合金层;所述第一电荷传输层为空穴传输层且所述第二电荷传输层为电子传输层,或者所述第一电荷传输层为电子传输层且所述第二电荷传输层为空穴传输层。基于本实用新型的钙钛矿太阳能电池具有独特的耐卤素腐蚀的特性,光电转换效率高、稳定性好。

光伏技术是一种直接将光能转化为电能的技术,钙钛矿太阳能电池是一种新型的第三代太阳能电池,从2009年发展至今短短11年的时间实验室小面积器件的效率已达到25.5%,与占据着90%市场的晶体硅太阳能电池相比,钙钛矿太阳能的成本相对更加低廉,效率和晶硅电池的认证效率记录也很接近,钙钛矿太阳能电池目前面临的主要技术瓶颈就是电池的长期稳定性。

电池器件的稳定性与卤化物钙钛矿材料在外界湿、热、光或者偏压下发生化学分解,以及钙钛矿薄膜对金属电极的化学腐蚀有很大的关系,例如,钙钛矿材料中的碘迁移至电极处与金属Au或者Ag反应生成AuI3或AgI等,同时Au和Ag也会渗透到钙钛矿层,破坏钙钛矿材料的电学性质,从而对器件造成不可修复的损伤。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

通过在第二电荷传输层上镀一层具有化学惰性的铋或者铋与其他导电金属组成的合金薄膜层作为金属电极层,其可在不降低光电转换效率的基础上,有效的抵抗钙钛矿当中挥发卤素(如I2、HI)的腐蚀,与常用的金属电极(Ag、Cu、Al、Au等)相比,基于本申请的金属电极层不会与钙钛矿材料中的成分、尤其是挥发性卤素(如I2或HI)发生化学反应,有利于提高钙钛矿太阳能电池的稳定性;且金属铋及其合金低温易蒸发,蒸镀过程不会造成钙钛矿太阳能电池的热分解,蒸镀过程中不易破坏电池的性能。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。