[發(fā)明專利]一種低溫全溶液法制備鈣鈦礦太陽能電池的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410317901.3
• 申請(qǐng)日: 2014-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN104112793A
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳沖;劉振樊;何舟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢鑫神光電科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/18
• 分類號(hào): H01L31/18
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種太陽能電池器件的制備方法，尤其涉及一種可大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的有效提高轉(zhuǎn)化效率的太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)

目前，鈣鈦礦太陽能電池的研究非常熱門，尤其是自從Michael小組報(bào)道了15％的轉(zhuǎn)化效率以來。如圖1所示，CH₃NH₃PbI₃類電池是目前認(rèn)為比較有前景的一類。這些報(bào)道都是在ITO或FTO上分別制備了TiO₂的致密層和介孔層，通過CH₃NH₃PbI₃滲透到介孔TiO₂層中實(shí)現(xiàn)對(duì)TiO₂的敏化作用，但是TiO₂層的形成需要一個(gè)較高的燒結(jié)溫度，這樣就增加了工業(yè)化生產(chǎn)的難度和成本。而CuInS₂的禁帶寬度為1.5eV，接近太陽能電池材料所需的最佳禁帶寬度值1.45eV，可以吸收大部分的太陽光，吸收系數(shù)高達(dá)105cm^-1。粉體CuInS₂與CH₃NH₃PbI₃混合作為活性層材料，集合了二者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也減少了高溫?zé)Y(jié)的過程，降低了成本，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)的流程。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種低溫全溶液法制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，包括以下步驟：

1.制備銅銦硫(CIS)粉體，并將粉體與質(zhì)量濃度為40％的鈣鈦礦前驅(qū)體(CH₃NH₃PbI₃)溶液(溶劑為N,N-二甲基甲酰胺)進(jìn)行共混，充分?jǐn)嚢璨⑦M(jìn)行超聲分散得到分散均勻的懸濁液。銅銦硫粉體的加入量為10～40mg/mL，其中最優(yōu)化方案為20mg/mL。銅銦硫制備過程如下：

醋酸銅(15.97mg)和醋酸銦(23.36mg)溶解到80ml的乙醇溶液中，形成藍(lán)色透明溶液，然后加入十八胺(97.02mg)，超聲處理后形成均質(zhì)的深藍(lán)色溶液，最后加入硫脲(24.36mg)，繼續(xù)超聲處理后得到紅棕色溶液，將得到的紅棕色溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜中，在160℃反應(yīng)6h，冷卻到室溫后離心，用乙醇清洗并干燥，得到所述銅銦硫粉體。

2.清洗ITO基底，并在ITO基底上旋涂一層PEDOT:PSS，旋涂轉(zhuǎn)速為1000～3000rpm，旋涂時(shí)間為10～30s，然后在150℃下燒結(jié)10～30min。其中優(yōu)化方案為轉(zhuǎn)速1500rpm，時(shí)間為20s，燒結(jié)時(shí)間為20min。

PEDOT:PSS由PEDOT和PSS兩種物質(zhì)構(gòu)成。PEDOT是EDOT(3，4-乙撐二氧噻吩單體)的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸鹽。這兩種物質(zhì)在一起極大的提高了PEDOT的溶解性，水溶液導(dǎo)電物主要應(yīng)用于有機(jī)發(fā)光二極管OLED，有機(jī)太陽能電池，有機(jī)薄膜晶體管，超級(jí)電容器等的空穴傳輸層。德國(guó)拜耳公司掌握著PEDOT:PSS單體EDOT的專利，并開發(fā)出了不同導(dǎo)電率的聚合物水溶液。PEDOT:PSS目前國(guó)內(nèi)也有公司生產(chǎn)，如蘇州優(yōu)締化工，上海的博康公司，洛陽的微光電子科技，上海博鴻化工等。

旋涂，是指電子工業(yè)中，基片垂直于自身表面的軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)把液態(tài)涂覆材料涂覆在基片上的工藝。

超聲分散，即超聲波分散，可借助超聲波分散儀等超聲分波散設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，其利用空化作用，可促進(jìn)溶質(zhì)在溶液中的溶解。

3.將銅銦硫粉體與鈣鈦礦前驅(qū)體的混合懸濁液滴涂在PEDOT:PSS層上，并使懸濁液均勻的在PEDOT:PSS層上完全鋪展開，將樣品在100℃下退火30min得到一層黑色的致密膜。懸濁液的用量為5～20uL/cm²，其最優(yōu)化方案為10uL/cm²。

4.使用絲網(wǎng)印刷的方法在黑色致密膜上刷涂一層銀漿，并在100℃下使其固化，得到ITO/PEDOT:PSS/CuInS₂+CH₃NH₃PbI₃/Ag太陽能電池。

絲網(wǎng)印刷指印刷時(shí)通過刮板的擠壓，使油墨通過圖文部分的網(wǎng)孔轉(zhuǎn)移到承印物上，形成與原稿一樣的圖文。絲網(wǎng)印刷設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，印刷、制版簡(jiǎn)易且成本低廉，適應(yīng)性強(qiáng)。絲網(wǎng)印刷應(yīng)用范圍廣常見的印刷品有：彩色油畫、招貼畫、名片、裝幀封面、商品標(biāo)牌以及印染紡織品等。

附圖說明