[發明專利]一種具有相分離結構的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201710703841.2
• 申請日: 2017-08-16
• 公開（公告）號: CN107591482B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 賈春陽;夏建興;萬中全
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 吳姍霖

一種具有相分離結構的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，屬于太陽能電池制備技術領域。所述具有相分離結構的鈣鈦礦太陽能電池包括透明導電基底、依次形成于透明導電基底之上的電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層的相分離結構、金屬電極。本發明在電子傳輸層上的待沉積區域滴加鈣鈦礦吸光材料和空穴傳輸材料的混合溶液，在柔性薄膜和薄膜層的共同作用下通過兩種材料的親水疏水程度的不同實現吸光層與空穴層的分離，進而得到鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層的相分離結構，操作簡便，成本低，有效避免了相鄰層之間雜質的產生，減小了鈣鈦礦吸光材料的復合中心，有利于大面積鈣鈦礦太陽能電池的制備。

技術領域

本發明屬于太陽能電池制備技術領域，具體涉及一種具有相分離結構的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池是一種以有機-無機雜化鈣鈦礦材料為吸光層的太陽能電池，鈣鈦礦吸光材料具有合適的吸光帶隙、雙極性載流子運輸特性、較長的載流子擴散長度等特點，使其具有優異的光電轉換性能，有望成為新一代高效、低成本、大面積全固態的太陽能電池。

鈣鈦礦太陽能電池通常采用旋涂法逐層制備得到，通過旋涂并退火的方法制備電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層等，最后蒸鍍一層金屬電極作為對電極。該方法操作復雜，成本高，且在制備過程中容易在相鄰層間產生雜質，不利于下一層的附著，同時會引入復合中心，對電池的性能產生不利影響。

發明內容

本發明針對背景技術存在的缺陷，提出了一種新的具有相分離結構的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，通過一步處理得到鈣鈦礦太陽能電池的吸光層與空穴傳輸層的相分離結構，操作簡便，成本低，有效避免了相鄰層之間雜質的產生，減小了鈣鈦礦吸光材料的復合中心，有利于大面積鈣鈦礦太陽能電池的制備。

本發明的技術方案如下：

一種具有相分離結構的鈣鈦礦太陽能電池，包括透明導電基底、依次形成于透明導電基底之上的電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層的相分離結構、金屬電極。

進一步地，所述鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層的相分離結構采用以下步驟得到：a.在形成于透明導電基底上的電子傳輸層的四周邊緣粘附厚度為0.005～0.05 mm的柔性薄膜，以形成待沉積區域；b.在步驟a得到的待沉積區域上滴加10～50 μL/cm²鈣鈦礦吸光層材料和空穴傳輸材料的混合溶液；所述混合溶液中鈣鈦礦吸光層材料的濃度為0.2～0.9mmol/mL，空穴傳輸材料的濃度為10～55mg/mL； c.在步驟b滴加有混合溶液的透明導電基底上覆蓋薄膜層，使薄膜層與混合溶液緊密貼合，靜置1～5min后，放置于加熱臺上90～240℃溫度下加熱15～60s，揭下覆蓋的薄膜層，再在80～100℃下加熱10～30min，得到鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層的相分離結構。

一種具有相分離結構的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、在襯底上制備電子傳輸層；

步驟2、在步驟1得到的電子傳輸層的四周邊緣粘附厚度為0.005～0.05mm 的柔性薄膜，以形成待沉積區域；

步驟3、在步驟2得到的待沉積區域上滴加10～50μL/cm²鈣鈦礦吸光層材料和空穴傳輸材料的混合溶液；所述混合溶液中鈣鈦礦吸光層材料的濃度為 0.2～0.9mmol/mL，空穴傳輸材料的濃度為10～55mg/mL；

步驟4、在步驟3滴加有混合溶液的襯底上覆蓋薄膜層，使薄膜層與混合溶液緊密貼合，靜置1～5min后，放置于加熱臺上在90～240℃溫度下加熱15～60s，揭下覆蓋的薄膜層，再在80～100℃下加熱10～30min，得到鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層的相分離結構；

步驟5、在步驟4得到的鈣鈦礦吸光層和空穴傳輸層的相分離結構上制備金屬電極作為對電極，即可得到所述具有相分離結構的鈣鈦礦太陽能電池。