[發明專利]一種光電功能材料及其應用

有效

• 申請號: 201611039255.4
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106588956B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 王金斌;李小磊;韓宏偉;鐘向麗
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C07F1/08
• 分類號: C07F1/08;C07F15/03;C07F15/04;C07F15/06;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 宋靜娜;郝傳鑫

本發明公開了一種光電功能材料及其應用，屬于太陽能電池制備技術領域。本發明的光電功能材料的化學式為ABX₃；其中，所述A為苯胺離子C₆H₄NH₂⁺、咪唑離子C₃H₃N₂⁺、吡啶離子C₅H₄N⁺、苯甲基C₆H₄CH₃⁺中的至少一種，B為Cu²⁺、Ni²⁺、Fe²⁺、Co²⁺中的至少一種；X為F^?、Cl^?、Br^?、I^?、BF₄^?、PF₆^?中的至少一種。所述光電功能材料可用于制造太陽能電池的光吸收層；所述太陽能電池的光吸收層的上表面自下而上依次設有空穴傳輸層和對電極，所述光吸收層的下表面自上而下依次設有介孔支架層、電子傳輸層和基底。本發明的太陽能電池可以避免鉛對環境、人類及動物的危害，具有良好光學吸收和光電轉化效率，同時具有良好的耐濕、耐分解的特性。

技術領域

本發明屬于太陽能電池制備技術領域，尤其涉及一種光電功能材料、含有該光電功能材料的光吸收層與含有該光吸收層的太陽能電池。

背景技術

鈣鈦礦型太陽能電池代表著19世紀70年代以來光伏技術領域最有意義的突破，也是近幾年國內外各科研單位及企業的研究熱點。自2009年首次以3.8％的光電轉化效率出現后，其效率在隨后短短六年里以前所未有的速度不斷攀升至最高效率22％。鈣鈦礦型太陽能電池是以具有鈣鈦礦晶體結構的有機無機雜化金屬鹵化物CH₃NH₃PbX₃(X＝I、Br、Cl)為光吸收層的一類新型太陽能電池，其具有光電轉化效率高、制備工藝和設備簡單低廉、可利用絲網印刷工藝實現工業化生產等優點。

盡管基于金屬有機鹵化鉛(CH₃NH₃PbX₃)吸光材料的鈣鈦礦太陽能電池具有相當高的光電轉化效率，但是仍然存在以下不足：第一，目前廣泛采用的鈣鈦礦吸光材料CH₃NH₃PbX₃中含有有毒可致癌重金屬鉛，一旦分解后會滲透到土壤中從而對環境和人類及動物健康造成極大的威脅，同時阻礙著鈣鈦礦太陽能電池的商業化發展；第二，金屬有機鹵化鉛對濕度敏感，一定的空氣濕度會使鈣鈦礦材料分解從而使器件性能急劇衰減，這將嚴重影響太陽能電池的使用壽命；第三，金屬有機鹵化鉛的熱穩定性較差，難以承受實際環境中可達到的85℃而分解，這大大限制了該電池的使用區域范圍；第四，高質量金屬有機鹵化鉛薄膜的制備一般需要在價值十幾萬人民幣的手套箱中完成，大幅增加了設備的成本。

為此，科研人員采用鉛同族元素Sn或Ge來代替鉛，并獲得了相應的有機無機雜化鈣鈦礦材料，但是該種材料光吸收率低且穩定性差。申請號為201510369063.9、申請日為2015年6月29日的中國發明專利“一種有機/無機雜化錫鉛混合鈣鈦礦材料及其制備方法”，公開了使用固體溴化亞鉛、固體溴化亞錫作為原材料，混勻、脈沖電磁場處理后采用旋涂法制備有機無機雜化錫鉛鈦礦薄膜；該發明可以降低鉛元素含量，以減少對環境的污染；但是其對環境的污染、對濕度敏感和穩定性較差等問題依然存在。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術存在的不足之處而提供一種光電功能材料及其應用，通過研發出一種新型光電功能材料，并將其運用到太陽能電池制備中，可以避免鉛對環境、人類及動物的危害，同時具有良好的耐濕和耐分解特性。