[發明專利]基于全溶膠凝膠工藝的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201410183020.7
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN104091887B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 劉力鋒;王逸然;王國輝;貢獻;劉曉彥;康晉鋒
• 申請（專利權）人: 上海北京大學微電子研究院
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 李迪

1.一種基于全溶膠凝膠工藝的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述基于全溶膠凝膠工藝的鈣鈦礦太陽能電池從上到下依次為導電玻璃基片(14)、金屬氧化物層(13)、鈣鈦礦膜層(12)、空穴傳輸層(11)、背電極接觸層(10)；所述導電玻璃基片(14)上有導電薄膜；所述背電極接觸層(10)為氧化銦錫ITO層。

2.根據權利要求1所述的基于全溶膠凝膠工藝的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述金屬氧化物層(13)為BaTiO₃層、ZnO層或SnO₂層。

3.根據權利要求1所述的基于全溶膠凝膠工藝的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦膜層(12)為CH₃NH₃PbI₃層、CH₃NH₃PbBr₃層或CH₃NH3PbCl₃層。

4.根據權利要求1所述的基于全溶膠凝膠工藝的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述空穴傳輸層(11)為2,2',7,7'-四[N,N-二氨基]-9,9'-螺二芴層。

5.一種基于全溶膠凝膠工藝的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、清洗已長好導電薄膜的導電玻璃基片(14)；

S2、采用溶膠凝膠工藝，制備金屬氧化物層(13)，并將其淀積在所述導電玻璃基片(14)上；

S3、采用溶膠凝膠工藝，在所述金屬氧化物層(13)上生成鈣鈦礦膜層(10)；

S4、采用溶膠凝膠工藝，旋涂溶于氯苯中的spiro-OMeTAD溶液在所述鈣鈦礦膜層(12)上，制備空穴傳輸層(11)；

S5、采用溶膠凝膠工藝，在所述空穴傳輸層(11)生成背電極接觸層(10)。

6.根據權利要5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S1具體為：將已長好導電薄膜的導電玻璃基片(14)置于丙酮溶液中，水浴加熱至50℃，超聲5分鐘；再將所述導電玻璃基片(14)置于無水乙醇中，水浴加熱至50℃，超聲5分鐘。

7.根據權利要5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：

所述金屬氧化層(13)為BaTiO₃層時，選取醋酸鋇Ba(CH₃COO)₂與鈦酸正丁酯Ti(OC₄H₉)₄作為前驅材料，冰醋酸CH₃COOH作為溶劑，乙酰丙酮CH₃COCH₂COCH₃作為穩定劑；首先，將醋酸鋇Ba(CH₃COO)₂在常溫下與冰醋酸CH₃COOH混合，并進行加熱攪拌，待溶質完全溶解，作為樣品1；隨后，將與所述醋酸鋇同等摩爾比例的鈦酸正丁酯Ti(OC₄H₉)₄加入到乙酰丙酮CH₃COCH₂COCH₃中，并持續加熱攪拌，直至溶質完全溶解，作為樣品2；隨后，在保持樣品2高速攪拌的前提下，將樣品1緩緩加入所述樣品2中，并保持一定的速率持續攪拌，最終得到呈現黃色透明澄清狀的混合溶液；隨后通過旋涂方式將得到所述混合溶液淀積在所述導電玻璃基片(14)上形成BaTiO₃薄膜；最后將得到的產品在120℃的熱板上烘烤5分鐘，并進行退火工藝；所述BaTiO₃薄膜厚度300nm-400nm；通過調節冰醋酸的量，控制前驅材料的摩爾濃度均為0.2mol/L；

所述金屬氧化層(13)為ZnO層時，選取醋酸鋅Zn(CH₄COO)₂·2H₂O作為前驅材料，乙醇胺C₂H₇NO作為穩定劑,乙二醇甲醚CH₃OCH₂CH₂OH作為溶劑；首先將醋酸在常溫下與乙二醇甲醚CH₃OCH₂CH₂OH混合，并進行攪拌，當溶質完全溶解后，加入乙醇胺作為穩定劑，持續攪拌，直至溶液完全澄清，所述前驅材料的摩爾濃度為0.2mol/L；隨后保持1500rpm的轉速，持續30秒，通過旋涂方式將所得的溶液淀積在所述導電玻璃基片(14)上形成ZnO薄膜；最后將得到的產品在150℃的熱板上烘烤5分鐘，并進行退火工藝；所述ZnO薄膜厚度為300nm-400nm；

所述金屬氧化層(13)為SnO₂層時：選取5水合氯化亞錫SnCl₄·5H₂O作為前驅材料，乙酰丙酮C₅H₈O₂作為穩定劑，無水乙醇CH₃CH₂OH作為溶劑；首先將5水合氯化亞錫在常溫下與無水乙醇混合，摩爾濃度為0.1mol/L，并進行持續攪拌；當溶質完全溶解后，加入少量乙酰丙酮作為穩定劑，持續攪拌，直至溶液完全澄清；隨后保持1500rpm的轉速，持續35秒，通過旋涂方式將得到的溶液淀積在所述導電玻璃基片(14)上形成SnO₂薄膜；最后將得到的產品在200℃的熱板上烘烤5分鐘，并進行退火工藝；所述SnO2薄膜厚度為300nm-400nm。