[發明專利]一種高效率平面異質結鈣鈦礦薄膜太陽能電池及制備方法

有效

• 申請號: 201810143862.8
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108321298B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 李炫華;王雙潔;仝騰騰
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種高效率平面異質結鈣鈦礦薄膜太陽能電池的制備方法，所述太陽能電池包括自下而上依次疊加的電子傳輸層(4)、鈣鈦礦層(3)、混合層(2)和空穴傳輸層(1)，以及電子傳輸層(4)下面的氧化銦錫導電玻璃，空穴傳輸層(1)上的Au金屬薄膜背電極；其特征在于：所述太陽能電池在鈣鈦礦層(3)與空穴傳輸層(1)之間形成了混合層(2)；所述混合層(2)為部分空穴傳輸材料滲透在鈣鈦礦層的表面形成的，厚度為50-60納米；所述電子傳輸層(4)為TiO₂，厚度為50-70納米，所述空穴傳輸層(1)為spiro-OMeTAD，厚度為200-300納米；所述鈣鈦礦層(3)厚度200-350納米；

所述制備方法的步驟如下：

步驟1、處理ITO玻璃：將清洗后的ITO玻璃相繼在去離子水、無水乙醇和丙酮中各自超聲處理10-15min后采用氮氣吹干，再UV處理15-20min；

步驟2、旋涂電子傳輸層：將TiO₂溶液在ITO玻璃上以4000轉/分鐘的速率旋涂60秒，接著在空氣中120-150℃下退火10-15min，冷卻至室溫，得到致密的TiO₂層；

步驟3、旋涂鈣鈦礦光吸收層：將具有致密的TiO₂層的ITO玻璃置于手套箱內，將鈣鈦礦前驅體溶液滴在TiO₂層上，以3000轉/分鐘的速率旋涂60秒，在旋涂進行到20秒時添加氯苯溶液，旋涂完成后在80-100℃下加熱10-15min，得到鈣鈦礦薄膜光吸收層；

所述鈣鈦礦前驅體溶液是指：將等摩爾比的CH₃NH₃I和PbI₂加入到體積比為7:3的γ-丁內酯和DMSO的混合溶劑中攪拌均勻得到鈣鈦礦前驅體溶液；

步驟4、采用“DMSO/HTM方法”旋涂制得空穴傳輸層：將濃度為2.0μL/mL的DMSO/HTM混合溶液滴在鈣鈦礦薄膜上光吸收層上，以5000轉/分鐘的速率旋轉40秒，在空氣中靜置8-12小時，得到空穴傳輸層，此時部分空穴傳輸材料滲透在鈣鈦礦層的表面形成混合層；

所述的2.0μL/mL的DMSO/HTM混合溶液的配制過程為：采用1mL的氯苯溶解HTM，然后每毫升的HTM溶液中添加2.0μL的DMSO溶液得到DMSO/HTM混合溶液；

所述的HTM溶液配制過程為：每毫升的氯苯中溶解80mg spiro-OMeTAD、17μL含雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的乙腈溶液和28.5μL 4-叔丁基吡啶；其中含雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰的乙腈溶液配比為每毫升乙腈溶液中溶解520mg的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰；

步驟5、蒸鍍電極：在空穴傳輸層上蒸鍍一層100nm厚的Au金屬薄膜作為背電極，得到平面異質結鈣鈦礦太陽能電池。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟4中以P3HT替代spiro-OMeTAD得到HTM，該HTM溶液的配比為每毫升的氯苯溶液中溶解15mg P3HT。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟4中以PTB7替代spiro-OMeTAD得到HTM，該HTM溶液的配比為每毫升的氯苯溶液中溶解10mg PTB7。