[發明專利]一種平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 201710831994.5
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107706309B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 吳素娟;蔡洋洋;陸旭兵;劉俊明
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 潘雯瑛

本發明涉及一種平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，該方法是在新鮮制備的鈣鈦礦層上直接旋涂各聚合物的氯苯溶液，然后對其進行熱處理，得到經過修飾的鈣鈦礦層，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)、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙二醇中的任意一種。該方法可在調控鈣鈦礦層微結構的同時，修飾鈣鈦礦層與空穴傳導層之間的界面，以制備高效率的鈣鈦礦電池，而且無需額外的熱處理工藝。本發明采用聚合物修飾鈣鈦礦吸光層與空穴傳導層間的界面，以提高電池的光電性能和電池效率，所述制備方法制得的平面鈣鈦礦太陽能電池的電池效率明顯高于未經過聚合物修飾的平面鈣鈦礦太陽能電池。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，尤其涉及一種平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

背景技術

近年來，鈣鈦礦太陽能電池由于具有較高的光電轉換效率而倍受關注。鈣鈦礦太陽能電池中鈣鈦礦層與空穴傳導層間的界面特性決定著光生載流子的傳導與收集，在某種程度上決定著電池的光電轉換效率，故尤為重要。

通過修飾鈣鈦礦層與空穴傳導層間的界面，可以減小電荷復合，促進光生載流子的有效傳導與收集，提高電池的光電轉換效率。當前，還未有在低溫平面鈣鈦礦太陽能電池中采用PMMA、MEH-PPV、PEG來修飾鈣鈦礦層與Spiro-OMeTAD層間的界面，以制備高效率的低溫平面鈣鈦礦太陽能電池的相關報道。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，提供一種平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，該制備方法直接在制備的鈣鈦礦層上旋涂聚合物的氯苯溶液，在調控鈣鈦礦層形貌的同時，修飾鈣鈦礦層與空穴傳導層間的界面，以提高電池的光電性能和電池效率，具有容易實現、各步驟的條件易于控制等優點。

本發明采用的技術方案如下：

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電襯底上依序制備出電子傳導層、鈣鈦礦層、空穴傳導層和金屬電極，得到由透明導電襯底、電子傳導層、鈣鈦礦層、空穴傳導層和金屬電極依次層疊而成的平面鈣鈦礦太陽能電池；在制備鈣鈦礦層之后、制備空穴傳導層之前進行界面修飾，所述界面修飾為：在制得的鈣鈦礦層上旋涂聚合物的氯苯溶液，然后對其進行熱處理，得到經過修飾的鈣鈦礦層，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)、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙二醇中的任意一種。

相對于現有技術，本發明采用聚合物修飾鈣鈦礦吸光層與空穴傳導層間的界面，以提高電池的光電性能和電池效率。具體采用聚(2-甲氧基,5(2'-乙基己氧基)-1,4-苯撐乙烯撐)(MEH-PPV)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚乙二醇(PEG)插入鈣鈦礦層與空穴傳導層間，以修飾界面同時調控鈣鈦礦形貌，抑制電荷復合，提高電池效率。本發明的經過聚合物修飾的平面鈣鈦礦太陽能電池的電池效率明顯高于未經過聚合物修飾的平面鈣鈦礦太陽能電池。

進一步地，所述平面鈣鈦礦太陽能電池的制備方法具體包括以下步驟：

(1)電子傳導層的制備：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℃進行熱處理30～60分鐘，得到制備在透明導電襯底上的作為電子傳導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(DMSO)與γ-丁內酯的混合溶液中，得到鈣鈦礦前驅液，對步驟(1)所得的二氧化鈦致密層進行紫外光處理8～15分鐘，然后在其上滴加鈣鈦礦前驅液，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；