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            專利名稱:一種基于三元無機平板型異質結薄膜的太陽電池及其制備方法

            文章來源: 發布時間: 2021-02-04

            專利名稱:一種基于三元無機平板型異質結薄膜的太陽電池及其制備方法

            申 請 號 

            CN201710995180.5

            申 請 日 

            2017-10-23

            公開(公告)號

            CN107887513B

            公開(公告)日 

            2020-10-16

            申請(專利權)人 

            中國科學院合肥物質科學研究院

            發 明 人 

            陳王偉;王命泰;齊娟娟;董超

            專利類型 

            發明專利

            摘 要 

            本發明提供一種基于三元無機平板型異質結薄膜的太陽電池,在玻璃襯基上依次沉積有陽極、三元無機平板型異質結薄膜、有機空穴傳輸層、陰極;所述的三元無機平板型異質結薄膜由 TiO2 納米薄膜、CdS 納米薄膜和 CuInS2 納米薄膜組成,TiO2 納米薄膜、CdS 納米薄膜和 CuInS2納米薄膜,依次沉積于太陽電池陽極上。本發明的技術進步和創新點主要體現在下列方面:(1)在核心材料方面,關鍵的 CuInS2 薄膜層的制備方法與現有技術完全不同,我們的制備方法更易實現大面積制備;(2)在電池結構和性能方面,我們在電池中使用有機空穴傳輸層,有效地避免 Au 原子沉積過程中產生的短路現象,電池具有更高的 Voc。

            主權項 

            一種基于三元無機平板型異質結薄膜的太陽電池,其特征在于:在玻璃襯基上依次沉積有陽極、三元無機平板型異質結薄膜、有機空穴傳輸層、陰極;所述的太陽電池陽極為 ITO 層;所述的三元無機平板型異質結薄膜由 TiO2 納米薄膜、CdS 納米薄膜和 CuInS2 納米薄膜組成,TiO 納米薄膜、CdS 納米薄膜和 CuInS 納米薄膜,依次沉積于太陽電池陽極上;所述的有機空穴傳輸層為 Spiro-OMeTAD 薄膜;所述的陰極為 Au 薄膜;所述的基于三元無機平板型異質結薄膜的太陽電池的制備方法,包括以下步驟:(1)將陽極 ITO 導電玻璃用濃鹽酸和 Zn 粉刻蝕成細條,再經丙酮、異丙醇、超純水分別超聲清洗 4-6 分鐘,干燥后,得經過刻蝕后的 ITO 導電玻璃;在刻蝕后的 ITO 導電玻璃上沉積 TiO 納米薄膜后備用;(2)配置濃度為 0.4-0.6g/L 的硫酸鎘水溶液,向其中加入濃度為25%-28%的氨水,并在 60-70℃水浴中攪拌溶解;配置濃度為 50-60g/L的硫脲水溶液;硫酸鎘水溶液:氨水:硫脲水溶液體積比為340-360:54-58:43-47;將沉積有 TiO2 薄膜的 ITO 導電玻璃豎直懸空浸置于攪拌狀態的硫酸鎘和氨水的混合水溶液中,加入硫脲水溶液,繼續在60-70℃水浴中進行 8-12min 反應沉積,得到 TiO 和 CdS 兩種納米薄膜組成的二元平板型異質結薄膜;(3)室溫下將 InCl 溶于 N,N-二甲基甲酰胺中,攪拌 0.5-1.5 小時,配制成 145-147g/L 的溶液,然后加入 CuI,繼續攪拌 0.5-1.5 小時,再加入硫脲,室溫下攪拌 15-30 小時,得到 CuInS反應前驅物溶液,其中 InCl:CuI:硫脲的摩爾比為 1:1:6-10;將 CuInS 反應物前驅物溶液滴加到所得的二元平板型異質結薄膜上并旋涂成膜,重復旋涂 2 次,得到 CuInS 反應前驅物薄膜;將所得的反應前驅物薄膜放在 65℃真空干燥箱中干燥后,置于惰性氣體保護下的熱臺上,先將熱臺溫度升至 120-180℃并保持 4-6 分鐘,然后繼續升溫至 200-300℃并于此溫對樣品進行 5-15 分鐘的熱處理;熱處理結束后,樣品自然冷卻至室溫,得到結晶性 CuInS 胚膜;重復操作至 CuInS 納米薄膜的厚度達標,得到 TiO、CdS 和 CuInS 三種納米薄膜組成的三元平板型異質結薄膜;(4)在步驟(3)所得的三元平板型異質結薄膜上,旋涂一層濃度為 60-90mg/mL 的 Spiro-OMeTAD、LiTFSI 和 TBP 混合物溶液,在空氣中 50-150℃熱處理 5-15 分鐘,得到 Spiro-OMeTAD 薄膜空穴傳輸層;(5)在步驟(4)所得的 Spiro-OMeTAD 薄膜空穴傳輸層上,通過熱蒸發方法蒸鍍 Au 薄膜,得到基于三元無機平板型異質結薄膜的太陽電池;(6)將步驟(5)制得的太陽電池在惰性氣體保護下封裝獲得太陽電池產品。

            IPC信息 

            IPC主分類號 

            B82Y30/00

            IPC分類號 

            B82Y30/00

               B 作業;運輸

                B82 超微技術

                 B82Y 納米結構的特定用途或應用;納米結構的測量或分析;

                   B82Y30 用于材料和表面科學的納米技術

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