[發明專利]一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法

有效

• 申請號: 201711172666.5
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107887511B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 王照奎;廖良生;姜璐璐
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 32200 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 樓高潮

1.一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）在FTO透明導電玻璃基片上沉積電子傳輸層TiO₂薄膜；

（2）制備鈣鈦礦前驅體溶液；將石墨烯相氮化碳采用多種有機溶劑分別配置成前驅體添加劑，將每種有機溶劑配置的前驅體添加劑分別加入到鈣鈦礦前驅體溶液中，制備石墨烯相氮化碳前驅體添加劑摻雜的鈣鈦礦前驅體溶液；

（3）將步驟（1）沉積好TiO₂的FTO基片放在臭氧機里臭氧處理后取出傳至手套箱，分別將步驟（2）制備的摻雜石墨烯相氮化碳前驅體添加劑的鈣鈦礦前驅體溶液在基片上利用旋涂方法制備薄膜，所述旋涂過程分為低速和高速兩步，并且在高速階段過程中滴加氯苯作為反溶劑；靜置1-10min后，將基片轉移至加熱臺上進行退火處理；

（4）在步驟（3）制備的薄膜上通過旋涂法加工空穴傳輸層2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴；

（5）在步驟（4）制備的空穴傳輸層上利用熱蒸發技術沉積薄膜三氧化鉬和銀電極。

2.根據權利要求1所述的一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，所述步驟（1）的具體操作步驟為：將FTO透明導電玻璃基片用去離子水、丙酮、乙醇反復超聲清洗三次，然后烘烤20min至完全去除溶劑和水分；接著將處理后的FTO用紫外燈和臭氧處理25 min，再把處理后的FTO利用溶液沉積上電子傳輸層TiO₂，TiO₂的沉積方法為四氯化鈦加入超純水中，將4.5 mL 四氯化鈦緩慢滴入由200 mL 超純水凍成的冰塊內，待融化剩余微量冰塊時，放入70℃烘箱，沉積反應1h，用超純水將基片沖洗干凈，沉積好的基片放入烘干箱備用，TiO₂薄膜厚度約40 nm；

所述步驟（2）的具體操作步驟為：分別稱量1mol 碘甲胺和碘化鉛加入1mL由二甲基亞砜和γ -丁內酯組成的混合溶劑中，所述混合溶劑中二甲基亞砜和γ -丁內酯的體積比為3：7，制得鈣鈦礦前驅體溶液；將石墨烯相氮化碳采用多種有機溶劑配置成前驅體添加劑，將每種有機溶劑配置的前驅體添加劑分別加入到鈣鈦礦前驅體溶液中，制備石墨烯相氮化碳前驅體添加劑摻雜的鈣鈦礦前驅體溶液；

所述步驟（3）的具體操作步驟為：將步驟（1）沉積好TiO₂的FTO基片放在臭氧機里臭氧處理25min后取出傳至手套箱，分別將步驟（2）制備的摻雜石墨烯相氮化碳前驅體添加劑的鈣鈦礦材料在基片上利用旋涂方法制備薄膜，所述旋涂過程分為低速和高速兩步，并且在高速階段的第20s滴加180μL氯苯作為反溶劑；靜置5min后，將基片轉移至加熱臺上進行退火處理。

3.根據權利要求1或2所述的一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，所述步驟（2）中有機溶劑為N-N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜或乙醇。

4.根據權利要求1或2所述的一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，所述步驟（2）中石墨烯相氮化碳前驅體添加劑的添加體積為30μL，每種溶劑配置的石墨烯相氮化碳前驅體添加劑加入到鈣鈦礦前驅體溶液的摻雜質量分數為0.30-1.20 wt%。

5.根據權利要求1或2所述的一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，所述步驟（3）中的旋涂條件為低速2000rpm旋涂20s，然后高速4000rpm旋涂40s。

6.根據權利要求1或2所述的一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，所述步驟（3）中的退火過程為100°/10min。

7.根據權利要求1或2所述的一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，所述步驟（4）中的旋涂轉速為5000rpm，旋涂時間為40s。

8.根據權利要求1或2所述的一種基于二維材料石墨烯相氮化碳制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，其特征在于，所述步驟（4）中的薄膜MoO₃和銀電極的厚度分別為10nm和100nm。