[發(fā)明專利]一種平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710831994.5
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107706309B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳素娟;蔡洋洋;陸旭兵;劉俊明
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州駿思知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44425
• 代理人: 潘雯瑛

1.一種平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，該制備方法通過在透明導(dǎo)電襯底上依序制備出電子傳導(dǎo)層、鈣鈦礦層、空穴傳導(dǎo)層和金屬電極，得到由透明導(dǎo)電襯底、電子傳導(dǎo)層、鈣鈦礦層、空穴傳導(dǎo)層和金屬電極依次層疊而成的平面鈣鈦礦太陽能電池；其特征在于：在制備鈣鈦礦層之后、制備空穴傳導(dǎo)層之前進(jìn)行界面修飾，所述界面修飾為：直接在制得的鈣鈦礦層上旋涂聚合物的氯苯溶液，然后對其進(jìn)行熱處理，得到經(jīng)過修飾的鈣鈦礦層，所述聚合物為聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撐乙烯撐)和聚乙二醇中的任意一種；該制備方法具體包括以下步驟：

(1)電子傳導(dǎo)層的制備：先在冰水混合物中加入四氯化鈦水溶液，配置二氧化鈦膠體溶液，然后取清潔的透明導(dǎo)電襯底放入60～80℃的二氧化鈦膠體溶液中浸泡40～60分鐘，取出后依次用去離子水和乙醇沖洗，再以180～220℃進(jìn)行熱處理30～60分鐘，得到制備在透明導(dǎo)電襯底上的作為電子傳導(dǎo)層的二氧化鈦致密層；

(2)鈣鈦礦層的制備：將摩爾比為1:1的CH₃NH₃I與PbI₂溶解于二甲基亞砜與γ-丁內(nèi)酯的混合溶液中，得到鈣鈦礦前驅(qū)液，對步驟(1)所得的二氧化鈦致密層進(jìn)行紫外光處理8～15分鐘，然后在其上滴加鈣鈦礦前驅(qū)液，旋涂后得到制備在二氧化鈦致密層上的作為鈣鈦礦層的CH₃NH₃PbI₃基礦鈦層；

(3)界面修飾：在步驟(2)所得的CH₃NH₃PbI₃基礦鈦層上旋涂聚合物的氯苯溶液，然后對其進(jìn)行80～120℃的熱處理5～20分鐘，得到經(jīng)過修飾的CH₃NH₃PbI₃基礦鈦層；所述聚合物的氯苯溶液是濃度為0.5～2.0mg/ml的聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撐乙烯撐)的氯苯溶液，或者是濃度為0.02～0.06mg/ml的聚乙二醇的氯苯溶液；

(4)空穴傳導(dǎo)層的制備：在步驟(3)所得的經(jīng)過修飾的CH₃NH₃PbI₃基礦鈦層上旋涂含有0.08M Spiro-OMeTAD、0.064M LiTFSI以及0.064M Spiro-OMeTAD的氯苯混合溶液，然后將其放置在避光干燥的空氣中6～8小時，得到制備在CH₃NH₃PbI₃基礦鈦層上的作為空穴傳導(dǎo)層的Spiro-OMeTAD層；

(5)金屬電極的制備：采用熱蒸發(fā)法在步驟(4)所得Spiro-OMeTAD層上蒸鍍一層厚80～150nm的金屬電極，制得平面鈣鈦礦太陽能電池。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述四氯化鈦水溶液中四氯化鈦與水的體積比為1.5～4:100。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述透明導(dǎo)電襯底為摻雜氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃，該摻雜氟的二氧化錫導(dǎo)電玻璃先經(jīng)過紫外光處理10～20分鐘后，再放入70℃的二氧化鈦膠體溶液中浸泡50分鐘，取出后依次用去離子水和乙醇沖洗，然后以200℃進(jìn)行熱處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述鈣鈦礦前驅(qū)液中CH₃NH₃I和PbI₂的總質(zhì)量百分比為40％。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述紫外光處理的時間為10分鐘；所述旋涂的速度為4000轉(zhuǎn)/分鐘，時間為20秒。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述旋涂的速度為4000轉(zhuǎn)/分鐘，時間為20秒；所述熱處理的溫度為100℃，時間為10分鐘。