[实用新型]一种钙钛矿型太阳能电池有效
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【说明书】：
技术领域本实用新型涉及太阳能电池，具体涉及一种氮掺杂纳米阵列二氧化钛为电子传输层的钙钛矿型太阳能电池。背景技术随着传统化石能源的大量消耗，能源危机与环境问题已经成为当前世界面临的严重问题。太阳能作为一种可持续利用的清洁能源，已经在全世界范围得到了广泛关注。目前，在这一领域存在的主要问题，是器件成本有待降低，以便能够为大众所接受。为了达到这一低成本高效率，就需要开发新型太阳能材料和设计新型太阳能电池器件。然而钙钛矿太阳能电池自从09年的转换效率3.8％，到现在效率可达20％以上。该电池具有着低成本，高效率，也正是人们所需求的太阳能电池器件。钙钛矿太阳能电池由透明导电玻璃，电子传输层，钙钛矿结构吸光层，空穴传输层，对阴极组成。目前电子传输层跟钙钛矿吸收层直接能够使得能带更好的匹配，使得电子传输更加顺畅，电子的传输性能提高，对钙钛矿太阳能电池的效率提高也会起到一定的影响。二氧化钛具有化学稳定性好、无污染、抗光腐蚀、价格廉价等优点，在太阳能电池、光催化降解有机物、氢能源的产生等方面具有广泛的应用前景。但是TiO2只能吸收紫外光，阻碍了太阳光的有效利用，其应用前景也受到了限制。因此采用氮掺杂纳米阵列二氧化钛作为电子传输层，不仅传输能力高，对提高钙钛矿太阳能电池的效率更有重要的意义。实用新型内容为解决上述目的，本实用新型提供的技术方案为一种钙钛矿型太阳能电池，其采用纳米阵列二氧化钛作为电子传输层,使得纳米阵列二氧化钛的比表面积增大，能够吸附更多的钙钛矿材料，提高钙钛矿太阳能电池效率，降低成本。一种钙钛矿结构的太阳能电池，所述电池由六层组成，从下到上依次是导电玻璃、氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层、电极层和导电玻璃。优选的是，导电玻璃由玻璃和粘贴在所述玻璃上的FTO导电薄膜组成。优选的是，导电玻璃厚度为2～5㎜。优选的是，钙钛矿光吸收层，厚度为300～500nm。优选的是，空穴传输层的材料为2,2’，7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(spiro-MeOTAD)，厚度为80～100nm。优选的是，氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层，其包含氮掺杂纳米阵列二氧化钛颗粒和氮掺杂纳米阵列二氧化钛棒。优选的是，电极层材料为石墨，厚度为80～150nm，所述石墨设置在导电玻璃FTO层表面。本实用新型所述的有益效果是，设计了一种钙钛矿型太阳能电池，本实用新型将纳米阵列二氧化钛作为电子传输层,使得纳米阵列二氧化钛的比表面积增大，能够吸附更多的钙钛矿材料，提高钙钛矿太阳能电池效率，降低成本。附图说明图1为本实用新型所述的一种钙钛矿型太阳能电池主体示意图。图2为本实用新型所述的一种钙钛矿太阳能电池立体示意图。图中：导电玻璃1、氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层2、钙钛矿光吸收层3、空穴传输层4、石墨电极层5、导电玻璃6、氮掺杂纳米阵列二氧化钛颗粒7、氮掺杂纳米阵列二氧化钛棒8。具体实施方式下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。如图1所示，本实用新型提供一种钙钛矿型太阳能电池，包括：方向由下至上，首层为导电玻璃1相接第二层氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层2，第二层氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层2相接第三层钙钛矿光吸收层3，第三层钙钛矿光吸收层3相接第四层空穴传输层4，第四层空穴传输层4相接第五层石墨电极层5，第五层石墨电极层5相接第六层导电玻璃6。导电玻璃1和导电玻璃6，导电玻璃由玻璃和粘贴在所述玻璃上的导电薄膜组成。导电薄膜组成，作为一种优选其为玻璃表面镀FTO导电薄膜，所述导电玻璃1和导电玻璃6厚度为2㎜～5㎜。氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层2，其包含氮掺杂纳米阵列二氧化钛颗粒和氮掺杂纳米阵列二氧化钛棒，所述氮掺杂纳米阵列二氧化钛电子传输层附着在导电玻璃衬底FTO导电膜上，其通过水热合成制备纳米阵列二氧化钛薄膜，在使用TiCl4水解处理纳米阵列二氧化钛薄膜，然后把处理后的二氧化钛薄膜放入真空管式高温烧结炉中，通入NH3，退火温度为400℃～600℃，制得所需的氮掺杂纳米阵列TiO2电子传输层；其增大对可见光的吸收，有效的促进了光生电子和空穴的分离，另基于垂直传输原理，这种电子传输效果好，进而提高了太阳能电池的效率。钙钛矿光吸收层3,其能有效地将不同波长的太阳光转化为电力，从而显著提高能效，厚度为300～500nm。空穴传输层4,其为2,2’，7,7’-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(spiro-MeOTAD)，厚度为80～100nm。电极层5，其为厚度为80～150nm的石墨，所述石墨设置在导电玻璃FTO层表面。在另一个实施例中，FTO导电玻璃厚度为2mm，电子传输层是氮掺杂纳米阵列TiO2(其中在NH3气氛下，热处理温度为400℃)，钙钛矿(CH3NH3PbBr3)吸收层厚度为300nm，空穴传输层厚度为80nm，电极层厚度为80nm。在另一个实施例中，FTO导电玻璃厚度为3mm，电子传输层是氮掺杂纳米阵列TiO2(其中在NH3气氛下，热处理温度为500℃)，钙钛矿(CH3NH3PbBr3)吸收层厚度为400nm，空穴传输层厚度为90nm，电极层厚度为100nm。在另一个实施例中，FTO导电玻璃厚度为3mm，电子传输层是氮掺杂纳米阵列TiO2(其中在NH3气氛下，热处理温度为500℃)，钙钛矿(CH3NH3PbBr3)吸收层厚度为400nm，空穴传输层厚度为90nm，电极层厚度为100nm。在另一个实施例中，FTO导电玻璃厚度为5mm，电子传输层是氮掺杂纳米阵列TiO2(其中在NH3气氛下，热处理温度为600℃)，钙钛矿(CH3NH3PbBr3)吸收层厚度为500nm，空穴传输层厚度为100nm，电极层厚度为150nm。如上所述，本实用新型一种钙钛矿型太阳能电池其采用纳米阵列二氧化钛作为电子传输层,使得纳米阵列二氧化钛的比表面积增大，能够吸附更多的钙钛矿材料，提高钙钛矿太阳能电池效率，降低成本。尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
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【摘　要】
本文就钙钛矿太阳能电池的现状进行分析,了解其优势与缺陷,并介绍钙钛矿太阳能电池的工作原理。钙钛矿太阳能电池的光电转化率已经高于晶体硅太阳能电池,未来,这种太阳能电池将逐渐发展成为薄膜太阳能电池。
【分　类】
【关键词】
【收　录】
|钙钛矿太阳能电池现状与工作原理分析|共1页
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科学中国人 2016年11Z期 文档列表
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作者：何丽云
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作者：何丽云; 闫东宁; 王锡宁; 王智瑜; 李洪皎; 张昕; 宋毅鹏; 王祥配; 侯爱娟
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作者：王振彪; 张志强; 焦霞; 王鑫; 文天才; 王文卿; 王锡宁; 雒琳
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作者：何丽云; 侯爱娟; 王锡宁; 李洪皎; 雒琳; 李新龙; 高德强
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作者：雒琳; 王文卿; 王锡宁; 李洪皎; 张昕; 何丽云; 刘佳
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作者：贺苏萍; 王锡宁; 王婷婷; 李秋霞; 康煜航; 何丽云
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科学中国人科学技术
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作者：常国文; 鲁杰; 常英龙
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作者：向小东
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作者：包强; 张博; 吴磊
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作者：任学洪
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作者：吴茜
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作者：盛国华; 周娟; 吴育红
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科学中国人科学经济
作者：闵营
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作者：王新风
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第99-100页
作者：薛征
　单位：河北兴冀工程项目管理有限公司
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作者：刘子健
　单位：吉林省劳动能力鉴定中心
作者：刘国华
　单位：吉林省长白山第二高级中学校
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第132-133页
科学中国人科学论坛
作者：陈萍
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第134-135页
作者：陈宇珩; 林奕捷
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第136-138页
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第141-142页
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第143-144页
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第146-147页
作者：张龙元; 朱帝铭
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第148-151页
作者：魏来; 袁茏; 张晓松
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第152-154页
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第155-156页
作者：于洋
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第157-158页
作者：李楠
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第159-160页
作者：李鑫; 滕可
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第161-162页
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第163-164页
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作者：普梦愁
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作者：顾秋玲
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作者：韩亚维
　单位：西安欧亚学院
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　单位：北京市国际关系学院
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作者：李明哲
　单位：南阳医学高等专科学校护理系
作者：李强
　单位：南阳医学高等专科学校
作者：李帅
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作者：李燕
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作者：刘建强
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　单位：南阳医学高等专科学校
作者：卢飞宇; 崔一君
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作者：马啸林
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作者：缪道健
作者：牟彦平
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作者：裴佳敏
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作者：邱景
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作者：孙勇刚
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作者：唐明双
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　单位：陕西省现代教育科学研究院
作者：田亦尧
　单位：天津大学
作者：王超
　单位：南阳医学高等专科学校政教部
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　单位：南阳医学高等专科学校
作者：王娜
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作者：魏国凤
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作者：吴迪
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作者：肖询亮
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科学中国人科学教育
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作者：白碧伟
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作者：毕海侠
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作者：蔡啸
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作者：陈天宇
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第260-261页
作者：陈凤仙
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作者：陈月明
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作者：程虹
　单位：山西省晋中市寿阳县第一中学
作者：程云利
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作者：樊飞
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作者：高雷
　单位：江苏连云港市夹山中心小学
作者：高男男; 何文晔; 徐世才; 吕兰兰; 陈桂梅
　单位：陕西省延安市延安大学生命科学学院
作者：谷莉菊
　单位：许昌市湖滨路小学
作者：郭春蕾
　单位：吉林省长春市第七十二中学
作者：郭玉刚
　单位：山东省新泰市第一实验小学
作者：郭玉琢
　单位：吉林省四平市铁东区平东路第二小学校
作者：韩雪松
　单位：南阳医学高等专科学校
作者：侯秋玥
　单位：辽宁省沈阳市青松中学
作者：姜凌琳
　单位：湖南永州职业技术学院
作者：寇霞
　单位：河北乐亭第二中学
作者：李桂君
　单位：河北沧县中学
作者：李金荣
　单位：长春市朝阳区宽平小学
作者：李晶晶
　单位：山西省寿阳县第一中学校
作者：李琪
　单位：辽宁省海城市南台镇第一初级中学
作者：李盛德
　单位：吉林敦化市第四中学校
作者：李晓爽
　单位：辽宁省沈阳市青松中学
作者：李秀辉
　单位：辽宁省沈阳市青松中学
作者：梁冬冬
　单位：白城师范学院
作者：梁莉莉
　单位：沧州市运河区实验小学
作者：梁作福
　单位：山东省青州市实验中学
作者：刘爱平
　单位：江西省抚州市实验学校
作者：刘彩霞; 赵冰
　单位：辽宁省营口市南楼经济开发区南开小学; 辽宁省营口市大石桥钢都管理区钢都小学
作者：刘春芳
　单位：黑龙江省大庆市兰德学校
作者：刘海燕
　单位：通化市幼儿园
作者：刘焕新
　单位：山东省菏泽市牡丹区沙土镇房庄小学
作者：刘慧琴
　单位：宁夏省西吉县实验中学
作者：刘金艳; 于康康
　单位：漯河医学高等专科学校
作者：刘守强
　单位：山东省新泰市第一实验小学
作者：刘相荣
　单位：通化市幼儿园
作者：刘艳芳
　单位：十堰市东风教育分局第七中学
作者：刘永武
　单位：天祝县打柴沟初级中学
作者：卢红梅
　单位：辽宁省大连市旅顺新城实验学校
作者：马彦山
　单位：宁夏地质工程学校
作者：梅琳
　单位：承德市翠桥学校
作者：南佐英
　单位：宁夏西吉县实验中学
作者：聂宏宇
　单位：长春市一五六中学
作者：聂金花
　单位：山西省晋中市寿阳县第一中学
作者：牛新平
　单位：河北省石家庄市桥西区曙光小学
作者：齐有福
　单位：山西省晋中市寿阳县教科局
作者：曲杰
　单位：吉林市龙潭区教师进修学校
作者：任艳
　单位：北京师范大学集宁附属中学
作者：任静
　单位：辽宁省沈阳市青松中学
作者：商灵艳
　单位：湖南省长沙市明德中学
作者：史学斌
　单位：山西省晋中市寿阳县教科局
作者：宋春阳
　单位：吉林省长春市汽车经济技术开发区长沈路学校中学部
作者：苏辉
　单位：辽宁省盘锦市教师进修学院
作者：苏丽萍
　单位：鄂尔多斯市东胜区第三幼儿园
作者：孙家秀
　单位：河北省沧县中学
作者：孙晶
　单位：长春水利电力学校
作者：孙静
　单位：秦皇岛市海港区第四中学
作者：孙彦波; 吕英兰
　单位：四平职业大学
作者：唐炜平
　单位：湖南永州职业技术学院
作者：王爱新
　单位：长春市双阳区向阳小学
作者：王春辉
　单位：吉林医药学院
作者：王刚
　单位：广东交通职业技术学院
作者：王海欧
　单位：山西省晋中市寿阳县第一中学
作者：王雷
　单位：长春水利电力学校
作者：王丽娟
　单位：长春市第二中等专业学校
作者：王利斌
　单位：山西省寿阳县第一中学校
作者：王林
　单位：桂林市卫生学校
作者：王琳琳
　单位：山东省新泰市第一实验小学
作者：王铁明
　单位：河北乐亭第一中学
作者：王晓英
　单位：山西省晋中市寿阳县第一中学
作者：王云花
　单位：甘肃省酒泉市肃北蒙古族自治县幼儿园
作者：王雅
　单位：河南省南阳市淅川县第二初级中学
作者：王篆宝
　单位：山西省晋中市寿阳县教科局
作者：卫朝君
　单位：山西省寿阳县第一中学校
作者：吴登统
　单位：甘肃省白银市靖远县第四中学
作者：项亚红
　单位：浙江省宁波市鄞州职业高级中学
作者：肖红瑛
　单位：湖南省常德市鼎城区斗姆湖中学
作者：辛安
　单位：江西省分宜中学
作者：徐斓
　单位：吉林师范大学分院
作者：徐齐伶
　单位：新疆昌吉市第十三小学
作者：徐姗姗
　单位：山东省新泰市第一实验小学
作者：闫凤云
　单位：长春市双阳区新安中心小学
作者：许珊珊
　单位：长春汽车工业高等专科学校
作者：杨静
　单位：宁夏西吉县幼儿园
作者：杨勤
　单位：广西交通职业技术学院基础教学部
作者：杨蓉
　单位：新疆奎屯市第二中学
作者：尹雪连
　单位：吉林省松原市宁江区回族小学
作者：于康康; 刘金艳
　单位：漯河医学高等专科学校
作者：于彦
　单位：辽宁省大连市第十三中学
作者：余新华
　单位：江西省九江市湖口县第三中学
作者：袁华娣
　单位：湖南省株洲市幼儿师范学校
作者：袁志明
　单位：东莞市万江中学
作者：张崇敏
　单位：福建广播电视大学三明分校
作者：张丰收; 王俊红
　单位：吉林省德惠市岔路口镇北长沟小学
作者：张磊
　单位：河北乐亭第二中学
作者：张莲荣
　单位：吉林敦化市第二实验小学
作者：张玲; 李素娟
　单位：河北民族师范学院
作者：张梅山
　单位：甘肃省环县第二中学
作者：张淑静; 李乐
　单位：漯河医学高等专科学校
作者：赵果红
　单位：山西省晋中市寿阳县教科局
作者：赵瑞琴
　单位：内蒙古准格尔旗第一中学
作者：赵晓卫
　单位：大兴安岭地区加格达奇区第四中学
作者：钟宇; 张慧玲
　单位：江西省新余市长青小学; 江西省新余市五一路小学
作者：钟玉辉
　单位：江西省分宜县第二中学
作者：周炳武
　单位：赤峰市宁城县天义镇总校
作者：周晶莹
　单位：通化市第一中学校
作者：周欣
　单位：长春水利电力学校
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主办单位：中国科技新闻学会
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国内刊号：11-3292/G3
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