[發(fā)明專利]一種防水有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510979630.2
• 申請(qǐng)日: 2015-12-23
• 公開（公告）號(hào): CN105470394B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董旭;袁寧一;丁建寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 海安常州大學(xué)高新技術(shù)研發(fā)中心
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 北京一格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

本發(fā)明涉及一種防水有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：包括玻璃襯底和依次層疊于該襯底上的致密層、鈣鈦礦層、致密氧化鋁層、空穴傳輸層和金屬電極層。將隔水的致密氧化鋁層添加進(jìn)傳統(tǒng)的FTO/TiO2/CH3NH3PbI3/spiro?OMeTAD/Au的結(jié)構(gòu)中，大幅度的提高了鈣鈦礦電池在不封裝的情況下在空氣中的穩(wěn)定性。同時(shí)本發(fā)明通過先進(jìn)的原子層沉積技術(shù)，準(zhǔn)確的將氧化鋁致密的厚度控制在亞納米級(jí)別，可以有效的保證鈣鈦礦電池的性能不受影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種防水有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，有機(jī)無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池展現(xiàn)出優(yōu)異的光電性能和巨大的潛力。隨著鈣鈦礦太陽電池技術(shù)的發(fā)展，基于這種吸光材料的電池器件光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)19.3%。

基于CH₃NH₃PbI₃的有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池由于迅速提升的效率在世界范圍內(nèi)備受關(guān)注。目前有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池目前報(bào)道的結(jié)構(gòu)主要是FTO/TiO₂/CH₃NH₃PbI₃/spiro-OMeTAD/Au，其電池效率現(xiàn)已達(dá)到20.1%；但這種結(jié)構(gòu)，主要存在以下缺點(diǎn)：有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦材料在潮濕的環(huán)境中會(huì)迅速的分解成碘化鉛和甲胺，所以基于有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦材料的太陽能電池在空氣中的穩(wěn)定下較差，鈣鈦礦材料的迅速分解導(dǎo)致電池性能迅速下降。CH₃NH₃PbI₃上的沉積層只能在一定層度上阻止空氣中的水分子與CH₃NH₃PbI₃的接觸，并不能解決有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池在空氣中分解。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種防水有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池，能夠很好的隔絕水，且不影響電池的效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種防水有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述方法具體步驟如下：

(1) 制備致密層: 在沉積了摻氟氧化錫的玻璃襯底上，用勻膠機(jī)旋涂摩爾濃度為0.15mol/L的鈦酸異丙酯的乙醇溶液，通過控制勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速沉積厚度為30nm的TiO₂致密層，然后在450℃的條件下退火30min；

(2) 制備鈣鈦礦層：在充滿氬氣的手套箱中，將摩爾質(zhì)量比為3:1的CH₃NH₃I和PbCI₂及含量為40wt%的丁內(nèi)酯和二甲基亞砜的混合溶液通過兩個(gè)連續(xù)不斷的旋涂過程旋涂到TiO₂致密層上；在第二階段過程中，將1ml的甲苯逐滴滴到基底上，隨后放置加熱板上100℃加熱10min；

(3)制備氧化鋁致密層：器件冷卻后，取出放到原子層沉積設(shè)備中，沉積5循環(huán)的Al₂O₃致密層；ALD沉積過程中，分別以二三甲基鋁和臭氧作為鋁和氧的前驅(qū)體，純度為99.999%的氮?dú)庾鳛檩d氣和清洗氣體，每一個(gè)沉積循環(huán)包括四個(gè)步驟：通入TMA反應(yīng)物90ms，N₂吹掃1.5s，通入O₃ 150ms，N₂吹掃2s；

(4)制備空穴傳輸層：將事先配好的Spiro-OMeTAD HTM溶液旋涂到鈣鈦礦層，通過控制勻膠機(jī)的旋速與HTM的滴加量，將HTM層控制在100nm左右；然后70℃的環(huán)境中烘30min后，放在無水有氧的環(huán)境中過夜氧化；

（5）制備金屬電極層：將器件放到高電阻真空鍍膜儀中，腔室真空度達(dá)到10^-4pa后，將電極加熱電流調(diào)為52A，在上述樣品上熱蒸發(fā)沉積100nm 厚的Au層度。