[發(fā)明專利]基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711088549.0
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107993848B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖廣蘭;劉星月;史鐵林;劉智勇;韓京輝;涂玉雪;葉海波;湯自榮
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H01G9/20
• 分類號: H01G9/20
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

1.一種基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

(1)提供導(dǎo)電基底，并在所述導(dǎo)電基底上刻蝕出凹槽；

(2)對所述導(dǎo)電基底進(jìn)行清洗后吹干，接著對所述導(dǎo)電基底進(jìn)行紫外臭氧處理；

(3)采用水浴法在所述導(dǎo)電基底上沉積金紅石相的鎳摻雜二氧化鈦薄膜，并進(jìn)行退火處理，以形成光陽極，其中，退火溫度為450℃～500℃；

(4)在所述光陽極的表面旋涂鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，并進(jìn)行加熱處理以得到三元混合陽離子鈣鈦礦層，即光吸收層；所述三元混合陽離子鈣鈦礦層為Cs_0.05(MA_0.17FA_0.83)_0.95Pb(I_0.83Br_0.17)₃；

(5)真空條件下，在所述光吸收層的表面蒸鍍一層酞菁銅，以形成空穴傳輸層；

(6)通過絲網(wǎng)印刷商用碳漿成膜來在所述空穴傳輸層上形成碳對電極層，由此完成基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備。

2.如權(quán)利要求1所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述退火溫度為500℃。

3.如權(quán)利要求1所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述導(dǎo)電基底包括基片玻璃及設(shè)置在所述基片玻璃上的FTO導(dǎo)電層，所述凹槽貫穿所述FTO導(dǎo)電層，且鄰近所述導(dǎo)電基底的一端；所述光陽極設(shè)置在所述FTO導(dǎo)電層遠(yuǎn)離所述基片玻璃的表面上，其同時(shí)覆蓋所述凹槽的側(cè)壁壁面，所述側(cè)壁壁面與所述基片玻璃被所述光陽極覆蓋的表面區(qū)域垂直相交。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟(2)具體包括以下步驟：分別用丙酮、乙醇、去離子水各超聲清洗所述導(dǎo)電基底10分鐘～15分鐘，然后用氮?dú)饬鞔蹈桑賹λ鰧?dǎo)電基底進(jìn)行紫外臭氧處理20分鐘～30分鐘。

5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟(3)具體包括以下步驟：將所述導(dǎo)電基底通過保持架固定后豎直放置在盛有生長溶液的燒杯中，再將所述燒杯置于恒溫水浴鍋中，并將所述生長溶液的反應(yīng)溫度控制在70℃～75℃，生長時(shí)間為2.5小時(shí)～3.5小時(shí)，最后退火0.5小時(shí)～1小時(shí)。

6.如權(quán)利要求5所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述生長液的Ti源為TiCl₄，鎳摻雜源為NiCl₂·6H₂O，其中TiCl₄的濃度為0.2mol/L～0.3mol/L，NiCl₂·6H₂O的濃度大于0mol/L且小于等于0.013mol/L。

7.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為1.25mol/L～1.3mol/L。

8.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：蒸鍍速度控制在

9.一種基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述鈣鈦礦太陽能電池是采用如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法制備的。

10.如權(quán)利要求9所述的基于鎳摻雜二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述光陽極的厚度為150nm～200nm；所述空穴傳輸層的厚度為35nm～40nm；所述碳對電極層的厚度為10μm～30μm。