[發(fā)明專利]一種柔性鈣鈦礦太陽能電池的刮涂制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710506286.4
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107275494B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高集舒;徐保民;胡杭;陳佳邦;劉暢;武建昌
• 申請（專利權(quán)）人: 南方科技大學(xué)
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

本發(fā)明公開了一種柔性鈣鈦礦太陽能電池的刮涂制備方法，其包括以下步驟：采用刮涂法在柔性導(dǎo)電基底上制備空穴傳輸層、鈣鈦礦層和電子傳輸層。本發(fā)明的方法制備工藝簡單，對設(shè)備要求低，利用刮涂法的優(yōu)勢在最大程度上節(jié)約成本，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)；通過限定鉛源為乙酸鉛，并調(diào)整刮涂溶液溫度、柔性導(dǎo)電基底或復(fù)合基底(柔性導(dǎo)電基底與空穴傳輸層和/或電子傳輸層構(gòu)成的復(fù)合基底)的溫度、刮涂速度及刮刀高度等參數(shù)，可以在空氣中高效地制備高質(zhì)量的柔性鈣鈦礦太陽能電池；使用柔性基底取代傳統(tǒng)玻璃基底，實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的柔性化，拓寬了鈣鈦礦太陽能電池應(yīng)用的范圍，打開了鈣鈦礦太陽能電池邁向市場化的大門。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源材料技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，涉及一種柔性鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，尤其涉及一種柔性鈣鈦礦太陽能電池的刮涂制備方法。

背景技術(shù)

鈣鈦礦太陽能電池(perovskite solar cells)由于是染料敏化太陽電池演變過來的一種新型太陽能電池。接受太陽光照射時，鈣鈦礦層首先吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對。由于鈣鈦礦材激子束縛能的差異，這些載流子或者成為自由載流子，或者形成激子。然后，這些未復(fù)合的電子和空穴分別別電子傳輸層和空穴傳輸層收集，即電子從鈣鈦礦層傳輸?shù)诫娮觽鬏攲樱詈蟊粚?dǎo)電基底收集；空穴從鈣鈦礦層傳輸?shù)娇昭▊鬏攲樱詈蟊唤饘匐姌O收集。鈣鈦礦太陽能電池由下到上分別為玻璃導(dǎo)電基底(FTO)、電子傳輸層(ETM)、鈣鈦礦光吸收層(含多孔支架)、空穴傳輸層(HTM)以及背電極。

在現(xiàn)有方法中，旋涂法仍然是主流方法，這種方法可以比較方便的獲得均勻的鈣鈦礦薄膜。但是這種工藝方法對原料的損失很大，成本高，速率慢，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。在目前的技術(shù)中，鈣鈦礦層以及其他主要相關(guān)功能層的制備主要集中在手套箱中，依賴惰性氣體保護(hù)。這對鈣鈦礦未來的量產(chǎn)而言是一個巨大的限制。當(dāng)前技術(shù)普遍使用玻璃導(dǎo)電基底，但玻璃基底脆性強(qiáng)，無法彎曲，給后期功能層制備帶來限制，同時也嚴(yán)重制約鈣鈦礦太陽能電池的大規(guī)模使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明旨在提供一種簡單有效的采用刮涂法制備柔性鈣鈦礦太陽能電池的方法，主要體現(xiàn)在印刷制備方法上更加簡單高效、對設(shè)備要求低、節(jié)約成本，而且采用本發(fā)明的方法可以在空氣中高效地制備高質(zhì)量的柔性鈣鈦礦太陽能電池。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供一種柔性鈣鈦礦太陽能電池的刮涂制備方法，包括以下步驟：

采用刮涂法在柔性導(dǎo)電基底上制備空穴傳輸層、鈣鈦礦層和電子傳輸層。

本發(fā)明中，可以采用刮涂法在柔性導(dǎo)電基底上依次制備空穴傳輸層、鈣鈦礦層和電子傳輸層，然后在電子傳輸層上制備背電極；也可以采用刮涂法在柔性導(dǎo)電基底上依次制備電子傳輸層、鈣鈦礦層和空穴傳輸層，然后在空穴傳輸層上制備背電極。

優(yōu)選地，所述背電極為金屬電極或碳電極中的任意一種或兩種的組合。

作為本發(fā)明所述方法的優(yōu)選技術(shù)方案，所述方法包括以下步驟：

(1)在柔性導(dǎo)電基底上刮涂空穴傳輸層的前驅(qū)體溶液，然后于110℃～120℃退火15min～20min，從而在柔性導(dǎo)電基底上制備得到空穴傳輸層；

其中，刮涂時，柔性導(dǎo)電基底于60℃～70℃加熱，刮涂速度為20mm/s～25mm/s，刮刀高度為50μm～60μm；

(2)在空穴傳輸層上刮涂鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，然后于90℃～95℃退火10min～30min，從而在空穴傳輸層上得到鈣鈦礦層；

其中，刮涂時，空穴傳輸層的溫度為130℃～135℃，混合溶液的溫度為80℃～90℃，刮涂速度為速度15mm/s～20mm/s，刮刀高度為50μm～80μm；

(3)在鈣鈦礦層上刮涂電子傳輸層的溶液，靜置干燥，從而在鈣鈦礦層上得到電子傳輸層；