[發明專利]鈣鈦礦薄膜及太陽能電池的制作方法

有效

• 申請號: 201410336544.5
• 申請日: 2014-07-15
• 公開（公告）號: CN105304821B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 陳立桅;陳雷;唐峰
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙)32256
• 代理人: 王鋒

技術領域

本申請屬于太陽能電池領域，特別是涉及一種簡單、方便、快捷的制備高質量鈣鈦礦薄膜的方法，可用于大規模生產鈣鈦礦型太陽能電池。

背景技術

太陽能作為取之不盡、用之不竭的可再生的綠色能源，成為各國科學界研究的熱點。其中，將太陽能轉換成電能的太陽能電池成為當今世界上最熱門的研究課題之一。鈣鈦礦型太陽能電池是最近幾年出現的極具前景的新型太陽能電池。2009年，Miyasaka等人用介孔二氧化鈦(TiO₂)作為光陽極，以鈣鈦礦(CH₃NH₃PbX₃，X＝I,Br)作為光吸收層，制備了太陽能電池，效率達到3.81％，但是當時使用的是是液態電解質，鈣鈦礦在液態電解質中存活的時間很短。2012年，M.等人2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)替代原來的液態電解質，制備的鈣鈦礦型太陽能電池的效率達到9.7％。最近，鈣鈦礦型太陽能電池的效率突破了15％，很有商業化生產的前景。

目前制備鈣鈦礦層的方法有旋涂法、兩步法和共蒸鍍法。旋涂法是直接將制備鈣鈦礦所需的兩種材料混合后旋涂在基底上，經過熱干燥后制備鈣鈦礦膜層，但是這種方法制備的鈣鈦礦膜層會有很多的孔洞，鈣鈦礦膜層的質量不高，從而導致制備的鈣鈦礦電池的效率不高。兩步法是將碘化鉛先涂布在基底上，然后將基底浸沒在含有甲胺碘的溶液中，從而制備鈣鈦礦膜層，這種方法不適合制備平面異質結型太陽能電池，多是用在介孔光電極上。共蒸鍍的方法是將碘化鉛和甲碘銨置于蒸鍍艙中，同時蒸鍍。雖然可以制備高質量的鈣鈦礦膜層，但是蒸鍍需要高真空和高溫度，這樣需要消耗很多的能量，不利于大規模商業化的生產。最近有人分兩步旋涂的方法制備鈣鈦礦太陽能電池，先旋涂一層碘化鉛，在碘化鉛層上再旋涂一層甲胺碘，加熱反應得到鈣鈦礦膜層，這種方法在制備過程中需要將碘化鉛和甲胺碘的量控制成1：1，同時由于兩個物質之間反應非常快，整個反應的制備過程很難控制。而且，該方法還要求碘化鉛和甲胺碘的溶劑為正交溶劑，這就限制了這種方法的廣泛應用。因此一種簡單、快捷的制備高質量的鈣鈦礦膜層對于大規模生產鈣鈦礦型太陽能電池是非常重要的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈣鈦礦薄膜及太陽能電池的制作方法，以克服現有技術中的不足。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請實施例公開了一種鈣鈦礦薄膜的制作方法，包括步驟：

s1、在第一基底上形成第一膜層，所述第一膜層的材質選自鹵化鉛、鹵化錫中的一種或多種的混合物；

s2、在第二基底上形成第二膜層，所述第二膜層的材質選自甲胺鹵、乙胺鹵、或甲脒鹵中的一種或多種的混合物；

s3、將第一膜層和第二膜層相向貼合，加熱后獲得鈣鈦礦薄膜。

優選的，在上述的鈣鈦礦薄膜的制作方法中，鹵化鉛包括碘化鉛、氯化鉛、氟化鉛和溴化鉛，鹵化錫包括碘化錫、氯化錫、氟化錫和溴化錫，第一膜層的材質選自碘化鉛、氯化鉛、氟化鉛、溴化鉛、碘化錫、氯化錫、氟化錫和溴化錫中的一種或多種的混合物。

優選的，在上述的鈣鈦礦薄膜的制作方法中，甲胺鹵(CH₃NH₃X(X＝F,Cl,Br或I))包括甲胺碘、甲胺氯、甲胺氟和甲胺溴；乙胺鹵(CH₃CH₂NH₃X(X＝F,Cl,Br或I))包括乙胺碘、乙胺氯、乙胺氟和乙胺溴；甲脒鹵(CH(NH₂)₂X，X＝F,Cl,Br或I)包括甲脒碘、甲脒氟、甲脒氯和甲脒溴，第二膜層的材質選自甲胺碘、甲胺氯、甲胺氟、甲胺溴、乙胺碘、乙胺氯、乙胺氟、乙胺溴、甲脒碘、甲脒氟、甲脒氯和甲脒溴中的一種或多種的混合物。

優選的，在上述的鈣鈦礦薄膜的制作方法中，所述第一基底和第二基底的材質選自玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚酰亞銨。

優選的，在上述的鈣鈦礦薄膜的制作方法中，所述步驟s3中，加熱的溫度為110℃～160℃。

相應地，本申請實施例還公開了一種太陽能電池的制作方法，包括步驟：

1)、在第一基底上依次制作第一電極層和第一導電層；

2)、在第一導電層形成第一膜層，所述第一膜層的材質選自鹵化鉛、鹵化錫中的一種或多種的混合物；

3)、在第二基底上形成第二膜層，所述第二膜層的材質選自甲胺鹵、乙胺鹵、或甲脒鹵中的一種或多種的混合物；