[發明專利]一種吹氣裝置及鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

在審

• 申請號: 201710214000.5
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN106935706A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 黃福志;白冰;程一兵;彭勇;庫治良;鐘杰
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及鈣鈦礦太陽能電池制備工藝及方法，具體涉及一種吹氣裝置及鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

背景技術

近幾年，鈣鈦礦太陽能電池的研究成為研究領域一個熱點。作為鈣鈦礦太陽能電池的一個重要組件，鈣鈦礦活性層其制備方法是一個關鍵的技術點，除溶液配比之外，成膜工藝也是影響電池性能的一個主要環節。

反溶劑法和冷卻法是鈣鈦礦領域制備鈣鈦礦活性層普遍采取的兩種技術手段，但是，兩種技術手段都有其明顯的缺陷：如反溶劑法所取用的溶劑一般為氯苯等有毒有害試劑，其具有以下幾點缺點：1、試劑本身具備強烈的毒性，對于操作者及周圍的其他實驗人員，造成了直接和潛在的危害；2、試劑有些極具揮發性，嚴重的污染實驗環境，及時能及時排出，也對大氣環境造成很大污染；3、反溶劑法需要大量的使用溶劑，造成廢液回收量巨大，造成大量的浪費和潛在的環境威脅。而冷卻法的操作是同時加熱玻璃基板和溶液，再將基板放在旋涂儀上，滴加熱溶液，然后旋涂，但是，這一過程中不可控因素太多，如操作者操作的熟練程度，周圍環境的溫度，空氣流通等，溶液和基板的溫度在旋涂一瞬間很難達到每次相同，重復性太差，不同批次制備出的電池性能很難達到完全相同。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種成膜質量好、安全可靠的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

本發明采用的技術方案為：一種用于鈣鈦礦太陽能電池制備的吹氣裝置，主要包括空氣壓縮機、氣體壓力控制閥、吹氣電子控制開關和噴嘴，所述空氣壓縮機的出口通過管道與氣體干燥器的入口連通，氣體干燥器的出口與氣體壓力控制閥的入口連通，氣體壓力控制閥的出口經吹氣電子控制開關與噴嘴的入口連通，噴嘴與用于固定鈣鈦礦太陽能電池基板的旋涂儀相適配。

按上述方案，在空氣壓縮機與氣體壓力控制閥之間的管道上安設有氣體干燥器。

按上述方案，所述氣體壓力控制閥為旋轉式手動控制閥。

本發明還提供了一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，該方法包括以下步驟：

步驟一、利用常規方法制作鈣鈦礦太陽能電池的導電基板，并在導電基板的導電層上沉積電子傳輸層；

步驟二、將沉積電子傳輸層的導電基板固定于旋涂儀的樣品放置平臺；

步驟三、提供如上所述的吹氣裝置，吸取鈣鈦礦活性層前驅體溶液均勻涂抹至導電基板的電子傳輸層表面，啟動旋涂儀帶動導電基板旋轉，同時使吹氣裝置的噴嘴正對導電基板延時3s后吹氣；

步驟四、將吹氣后的導電基板放置于95～105℃的熱臺保溫10min后，冷卻至室溫；

步驟五、在導電基板的鈣鈦礦活性層表面制備空穴傳輸層；

步驟六、在導電基板的空穴傳輸層表面沉積一層沉積金電極，形成金屬對電極，完成整個鈣鈦礦太陽能電池的制備。

按上述方案，在步驟二中，吹氣氣壓為0.5～0.6MPa。

按上述方案，在步驟二中，旋涂儀的加速度為3000～3500r/s²。

按上述方案，在步驟二中，噴嘴與導電基板之間的距離為1～1.25cm。

按上述方案，在步驟五中，空穴傳輸層的制備方法為：將步驟四處理后的導電基板固定于旋涂儀的樣品放置平臺，將空穴傳輸層前驅體溶液均勻涂布在導電基板的鈣鈦礦活性層表面，啟動旋涂儀帶動基板旋轉后形成空穴傳輸層。

按上述方案，旋涂儀的旋涂儀的加速度為6000r/s²，轉速為6000r/s。

按上述方案，旋涂儀的旋轉時間為28～32s。

本發明的有益效果為：

1、本發明采用吹氣法制備鈣鈦礦活性層，其配合旋涂儀使用，干燥的壓縮空氣流經溶液表面，使鈣鈦礦溶液均勻成膜；與現有的試劑法相比，壓縮空氣獲取容易且無毒無害，不會對操作者及周圍人、環境等造成危害，安全可靠，同時也省去了廢液回收造成的大量浪費等后續問題；

2、本發明中吹氣過程無需人工干涉，吹氣量和吹氣時間等操作變量可根據實際成膜面積設定，最大化的減少了人為操作的影響，吹氣過程受外界因素的干擾小，成膜均勻，制得的鈣鈦礦活性層質量好；

3、本發明結構簡單合理，安全環保，可行性好，可靠性高。

附圖說明

圖1為本發明中吹氣裝置的結構示意圖。

其中：1、空氣壓縮機；2、氣體干燥器；3、氣體壓力控制閥；4、控制開關；5、噴嘴。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步地描述。