[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦/有機集成太陽電池及其制備方法

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• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107068869A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 譚占鰲;郭強;李聰;史珍珍;白一鳴
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 陳波

1.一種鈣鈦礦/有機集成太陽電池，其特征在于，其結(jié)構(gòu)自下而上包括：透明電極(1)、電荷傳輸層(2)、鈣鈦礦光吸收層(3)、有機光吸收層(4)和金屬電極(5)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈣鈦礦/有機集成太陽電池，其特征在于，所述的電荷傳輸層為電子傳輸層或空穴傳輸層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈣鈦礦/有機集成太陽電池，其特征在于，所述器件結(jié)構(gòu)為透明電極/電子傳輸層/鈣鈦礦光吸收層/有機光吸收層/空穴傳輸層/金屬電極；或透明電極/空穴傳輸層/鈣鈦礦光吸收層/有機光吸收層/電子傳輸層/金屬電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鈣鈦礦/有機集成太陽電池，其特征在于，所述的有機光吸收層的吸收光譜比鈣鈦礦光吸收層的吸收光譜寬，為有機窄帶隙類材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鈣鈦礦/有機集成太陽電池，其特征在于，當所述電荷傳輸層(2)為電子傳輸層時，所述的金屬電極(5)為高功函金屬；當所述電荷傳輸層(2)為空穴傳輸層時，所述的金屬電極(5)為低功函金屬。

6.一種鈣鈦礦/有機集成太陽電池的制備方法，方法一包括如下步驟：

a.制備透明導電金屬氧化物陽極層：在玻璃或聚酯薄膜的襯底上濺射金屬氧化物，得到透明導電金屬氧化物陽極層；

b.制備空穴傳輸層：將步驟a得到的透明導電金屬氧化物陽極層經(jīng)紫外—臭氧表面處理后旋涂高功函的有機材料或金屬氧化物，經(jīng)熱退火得到空穴傳輸層；

c.制備鈣鈦礦光吸收層：將鉛源與碘化物溶于溶劑中，加熱攪拌，得到鈣鈦礦前軀體溶液，將該溶液旋涂于步驟b得到的空穴傳輸層上，經(jīng)熱退火得到鈣鈦礦光吸收層；

d.制備有機光吸收層:將P型有機材料與N型有機材料按比例混合溶于溶劑制成溶液，將該溶液旋涂于鈣鈦礦層上得到有機光吸收層；

e.制備電子傳輸層：在步驟d得到的有機吸光層上通過旋涂或蒸鍍的方法制備低功函有機或金屬氧化物電子傳輸層；

f.制備陰極層：在步驟e得到的電子傳輸層上真空蒸鍍金屬電極，作為陰極層；

方法二包括如下步驟：

a.制備透明導電金屬氧化物陽極層：在玻璃或聚酯薄膜的襯底上濺射金屬氧化物，得到透明導電金屬氧化物陰極層；

b.制備電子傳輸層：將n型金屬氧化物經(jīng)旋涂或噴涂于透明導電陰極層上，經(jīng)高溫退火后得到電子傳輸層；

c.制備鈣鈦礦光吸收層：將鉛源與碘化物溶于溶劑中，加熱攪拌，得到鈣鈦礦前軀體溶液，將該溶液旋涂于步驟b得到的電子傳輸層上，經(jīng)熱退火得到鈣鈦礦光吸收層；

d.制備有機光吸收層:將P型有機材料與N型有機材料按比例混合溶于溶劑制成溶液，將該溶液旋涂于鈣鈦礦層上得到有機光吸收層；

e.制備空穴傳輸層：在步驟d得到的有機吸光層上通過旋涂或蒸鍍的方法制備稿功函的有機或金屬氧化物空穴傳輸層；

f.制備陽極層：在步驟e得到的空穴傳輸層上真空蒸鍍金屬電極，作為陽極層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，方法一步驟b中所述有機材料是PEDOT：PSS。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，方法一或非法二步驟c中將PbI₂:DMSO質(zhì)量比為1:1，溶于DMF濃度為1M，旋涂轉(zhuǎn)速為5000rpm,CH₃NH₃I或H₂C(NH₂)₂I的異丙醇溶液濃度分別為50mg/ml和68mg/ml，旋涂轉(zhuǎn)速為5000rpm；或者將PbI₂和CsI按1:1比例混合制得前軀體溶液，然后經(jīng)過一步旋涂法后100℃退火得到CsPbI₃鈣鈦礦光吸收層。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，方法一或方法二步驟d中將TTV2與PC₇₀BM按一定比混合溶于溶劑，所述溶劑為氯仿和鄰二氯苯，或者將PBDTTT-E-T與IEICO按一定比混合溶于溶劑制得到前軀體溶液，所述溶劑為氯苯，將所得溶液旋涂于步驟c得到的鈣鈦礦層上得到有機聚合物光吸收層。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，方法二步驟b中將0.15M乙酰丙酮鈦的正丁醇旋涂于透明電極上，125℃退火5～10min,然后旋涂TiO₂的骨架層溶液，再經(jīng)過550℃燒結(jié)30min制備得到TiO₂電子傳輸層。