[發明專利]一種新型疊合式鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 201510246483.8
• 申請日: 2015-05-14
• 公開（公告）號: CN104993054B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 史彥濤;侯凱莉;邢玉瑾
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 李寶元,梅洪玉

1.一種新型疊合式鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，由兩塊電極組成，第一塊電極由基底和PEDOT:PSS組成；第二塊電極由FTO、TiO₂、鈣鈦礦、Spiro-OMeTAD和PEDOT:PSS組成；制備步驟如下：

(1)刻蝕導電基底：用聚酰亞胺膠帶將FTO導電玻璃需要保護的區域粘住，再將Zn粉均勻涂于需要刻蝕的FTO玻璃表面，將HCl溶液滴在FTO玻璃上的Zn粉上，立即發生反應；待反應完成后，擦拭刻蝕區域，將表面未反應的溶液擦去；

(2)制備TiO₂致密層：

①配制有機溶膠：

A液：將鈦酸四丁酯和二乙醇胺溶解于無水乙醇中，于室溫條件下強烈攪拌，得到均勻溶液；其中，鈦酸四丁酯：二乙醇胺：無水乙醇的體積比為4：1：13；

B液：將去離子水與無水乙醇按體積比1:28混合；

強烈攪拌條件下，將B液以5mL/min的速度逐滴加入到A液中，A液與B液的體積比為2.8:1；陳化24小時，得到澄清透明微黃色溶液，該溶液的摩爾濃度為0.5M，置于-5℃儲存；使用前用等體積比的乙醇稀釋，然后用0.22μm的微孔濾膜過濾，即得致密層有機溶膠；

②旋涂有機溶膠：將步驟①得到的有機溶膠均勻滴在潔凈的FTO玻璃基底上，進行旋涂，然后將其置于450℃條件下燒結1h；

(3)制備TiO₂多孔層

①漿料配制：將乙醇與Deysol-18NR-T按照質量比3.5:1混合，然后球磨分散4h，即得氧化鈦漿料；

②多孔層制備：將上述得到的氧化鈦漿料滴于涂有TiO₂致密層的FTO玻璃基底上，然后進行旋涂，旋涂結束后置于500℃條件下燒結30min；

(4)制備有機-無機鈣鈦礦

①合成碘甲銨

將33wt.％甲胺的無水乙醇溶液和等摩爾的57wt.％氫碘酸水溶液混合，在0℃條件下攪拌2h，反應結束后，50℃旋蒸除去溶劑得到碘甲胺粗產品；將碘甲胺粗產品溶于無水乙醇中，再向其中加入無水乙醚直至其不再產生白色沉淀為止，過濾得到白色固體；重結晶重復兩次，最終得到的白色固體在真空烘箱中60℃烘干24h，制得碘甲胺，避光保存；

②兩步法制備有機-無機鈣鈦礦

首先將碘化鉛溶于DMF中，碘化鉛的濃度為4.62mg/mL，70℃加熱攪拌直至PbI₂完全溶解，用0.22μm的有機濾膜過濾，將PbI₂溶液滴在TiO₂多孔膜上，然后進行旋涂，旋涂完畢轉移到70℃加熱板上，加熱30min；加熱完畢冷卻至室溫后，將制備好的PbI₂薄膜在異丙醇溶液中潤濕，取出后立刻置于10mg/mL碘甲胺的異丙醇溶液中，PbI₂薄膜顏色逐漸由黃色變為黑色；然后將薄膜轉移到異丙醇溶液中輕微漂洗，旋涂至溶劑揮發，最后將其轉移到70℃加熱板上加熱30min，即得有機-無機鈣鈦礦層；

(5)制備空穴傳輸層

配制濃度為72.3mg/mL的Spiro-OMeTAD的氯苯溶液，加入三種添加劑：分別為520mg/mL鋰鹽的乙腈溶液、四叔丁基吡啶和300mg/mL鈷鹽的乙腈溶液，三者的體積比為10:17:11，常溫下攪拌1h，既得Spiro-OMeTAD溶液；將Spiro-OMeTAD溶液滴加到步驟(4)制備好的有機-無機鈣鈦礦層上，然后進行旋涂，即得Spiro-OMeTAD層；

(6)制備PEDOT:PSS層

將PEDOT:PSS顆粒與異丙醇混合，PEDOT:PSS顆粒在異丙醇中的質量分數為0.2-5％，得到PEDOT:PSS噴涂液；PEDOT:PSS層制備分為兩層，Layer I：取已制作好Spiro-OMeTAD的膜，熱噴涂PEDOT:PSS噴涂液；Layer II：取洗凈的背電極基板，熱噴涂不同量的PEDOT:PSS噴涂液；

(7)電池組裝及測試

將噴涂好PEDOT:PSS的兩個電極結合，用鐵夾固定到一起，留出引電子和空穴的部分，覆蓋面積為0.12cm^-2的mask，進行J-V測試。