[發明專利]一種陰極修飾型平面鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710176355.X
• 申請日: 2017-03-23
• 公開（公告）號: CN106960908B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 高進偉;張文輝;丁陽;姜月
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華

1.一種陰極修飾型平面鈣鈦礦太陽能電池，自下而上依次包括ITO襯底、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層和金屬對電極，其特征在于：所述電子傳輸層和金屬對電極之間設有陰極界面修飾層，所述陰極界面修飾層通過在電子傳輸層上旋涂陰極界面修飾層溶液獲得，所述的陰極界面修飾層的材質為乙酰丙酮氧化鈦，其配置成溶液為2～5mg/ml的乙酰丙酮氧化鈦的異丙醇溶液；所述旋涂陰極界面修飾層的旋涂速率為2000～5000rpm/min，旋涂時間為20～40s，退火溫度為60～100℃，退火時間為10～15min，厚度為5～15nm；

所述鈣鈦礦層通過在空穴傳輸層上旋涂鈣鈦礦前驅溶液，在旋涂過程中加入反溶劑，旋涂后退火，冷卻后得到致密的鈣鈦礦薄膜；

所述鈣鈦礦前驅溶液為碘化鉛和甲基碘化胺的混合溶液，其中碘化鉛和甲基碘化胺的物質的量關系為1:0.8～1.15，所述混合溶液的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜的混合溶劑，所述N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜的體積比為6～9:1～4。

2.一種權利要求1所述陰極修飾型平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

(1)選取導電襯底并刻蝕圖案，清洗后獲得已刻蝕的導電基底；

(2)將步驟(1)中的已刻蝕的導電基底采用等離子處理后，再采用旋涂法沉積聚合物半導體空穴傳輸材料，退火后獲得空穴傳輸層；

(3)制備鈣鈦礦前驅溶液，在步驟(2)的空穴傳輸層上旋涂鈣鈦礦前驅溶液，在旋涂過程中加入反溶劑，旋涂后退火，冷卻后得到致密的鈣鈦礦薄膜；

(4)在步驟(3)得到的致密鈣鈦礦薄膜上旋涂富勒烯衍生物電子傳輸層溶液，獲得電子傳輸層；

其特征在于：還包括

(5)配置界面修飾層溶液，在步驟(4)獲得的電子傳輸層上旋涂陰極界面修飾層溶液獲得一層界面修飾層；

所述界面修飾層材料為乙酰丙酮氧化鈦，其配置成溶液為2～5mg/ml的乙酰丙酮氧化鈦的異丙醇溶液；

所述旋涂陰極界面修飾層的旋涂速率為2000～5000rpm/min，旋涂時間為20～40s，退火溫度為60～100℃，退火時間為10～15min，厚度為5～15nm；

(6)在步驟(5)獲得的陰極界面修飾層上熱蒸鍍金或銀電極，獲得p-i-n型平面鈣鈦礦太陽能電池；

所述鈣鈦礦前驅溶液為碘化鉛和甲基碘化胺的混合溶液，其中碘化鉛和甲基碘化胺的物質的量關系為1:0.8～1.15，所述混合溶液的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜的混合溶劑，所述N，N-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜的體積比為6～9:1～4。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征是：步驟(5)中配置成溶液為3mg/ml的乙酰丙酮氧化鈦的異丙醇溶液；所述旋涂陰極界面修飾層的旋涂速率為3000rpm/min，旋涂時間為30s，退火溫度為60℃，退火時間為15min，獲得厚度為10nm。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征是：步驟(1)中所述的導電襯底為FTO玻璃，ITO玻璃或ITO/PET襯底。

5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征是：步驟(1)中清洗導電基底過程為，分別用洗滌劑水溶液，去離子水，丙酮，異丙醇超聲清洗10～20min。

6.根據權利要求2所述的制備方法，其特征是：步驟(2)中等離子處理的時間為10～20min，空穴傳輸層材料為PEDOT：PSS或Poly-TPD，旋凃空穴傳輸層材料的旋凃速率2000～5000rpm/min，旋凃時間20～40s，退火溫度120～150℃，退火時間10～15min，獲得空穴傳輸層厚度為20～50nm。

7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征是：步驟(3)中旋涂鈣鈦礦溶液的旋涂速率為3000～5000rpm/min，旋涂時間為20～30s，在第6～10時滴加反溶劑，退火溫度為100～105℃，退火時間為10～20min，獲得鈣鈦礦薄膜厚度為300～500nm。