[發明專利]高穩定性鈣鈦礦薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201810039344.1
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108470832B
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 陳煒;朱紅梅
• 申請（專利權）人: 華中科技大學鄂州工業技術研究院;華中科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

本發明公開了一種高穩定性鈣鈦礦薄膜及其制備方法，高穩定性鈣鈦礦薄膜包括鈣鈦礦吸光層及由苯甲酰氰溶液修飾形成并包覆于鈣鈦礦吸光層外表面的疏水界面層；制備方法包括：將苯甲酰氰配制成表面修飾溶液；將鈣鈦礦薄膜浸泡于表面修飾溶液中30～1800秒，并在70～200℃下退火處理烘干。本發明對常規的鈣鈦礦薄膜進行浸泡式表面修飾，可鈍化鈣鈦礦吸光層、改善鈣鈦礦吸光層的質量、減少鈣鈦礦吸光層的缺陷態密度，提高高穩定性鈣鈦礦薄膜制備的鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率；且苯甲酰氰作為表面修飾材料，可使鈣鈦礦吸光層外表面形成疏水界面層，其有利于增強高穩定性鈣鈦礦薄膜的疏水性，進而提高制備的鈣鈦礦太陽能電池的穩定性。

技術領域

本發明涉及鈣鈦礦太陽能電池技術領域，尤其涉及一種高穩定性鈣鈦礦薄膜及其制備方法。

背景技術

目前，煤炭、石油等非可再生能源仍作為當今社會的主要能量來源，但其大量開采、廣泛使用造成環境污染問題日益突出，開發可再生清潔能源勢在必行。清潔能源中，如風能、水能等受限于自然地理條件，核能又具有潛在的泄漏危險，而太陽能能量巨大，取之不盡，用之不竭，是十分理想的能量來源。故太陽能電池作為利用太陽能資源的有效途徑，一直是研究者們關注的熱點。

在太陽能電池的發展進程中，鈣鈦礦太陽能電池自2009年報道以來，發展迅猛，光電轉換效率從3.8％快速突破22.7％，已然成為光伏領域的研究熱點。鈣鈦礦作為光吸收材料，本身具有高吸光系數，高載流子遷移率，長載流子擴散距離，帶隙可調節等優異的光電特性，且可溶液加工，制備工藝簡單，成本低廉，因此吸引了越來越多的研究團隊致力于此。

鈣鈦礦薄膜及鈣鈦礦太陽能電池在使用過程中，空氣、濕氣、熱、光等均會破壞鈣鈦礦薄膜，使鈣鈦礦材料發生溶解變性乃至物相分解，導致器件性能迅速衰減。因此，對鈣鈦礦材料進行改性，提高鈣鈦礦薄膜本身的穩定性對于延長電池器件的使用壽命，提高鈣鈦礦太陽能電池的實用價值具有十分重要的作用。

發明內容

在國家自然科學基金(51672094,51661135023)、國家重點研發項目(2016YFC0205002)及華中科技大學自主創新研究基金(2016JCTD111)的大力支持下，本發明提供一種高穩定性鈣鈦礦薄膜及其制備方法，解決現有技術中鈣鈦礦薄膜穩定性差的技術難題。

為達到上述目的，本發明提供一種高穩定性鈣鈦礦薄膜，包括鈣鈦礦吸光層及由苯甲酰氰溶液修飾形成并包覆于所述鈣鈦礦吸光層外表面的疏水界面層。

優選的，所述苯甲酰氰溶液為苯甲酰氰的乙醚、氯苯及甲苯中至少一種的稀釋液。

優選的，所述稀釋液的稀釋倍數為0-10⁸倍。

同時，本發明還提供一種高穩定性鈣鈦礦薄膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將苯甲酰氰配制成表面修飾溶液；

(2)將鈣鈦礦薄膜浸泡于表面修飾溶液中30～1800秒，并在70～200℃下退火處理烘干，即得高穩定性鈣鈦礦薄膜。

優選的，所述表面修飾溶液為苯甲酰氰的乙醚、氯苯及甲苯中至少一種的稀釋液，且其稀釋倍數為0-10⁸倍。

優選的，所述鈣鈦礦薄膜的分子通式為APbX₃，其中，A包括CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺、Cs⁺中的至少一種陽離子，X包括I^-、Br^-、Cl^-中的至少一種陰離子。