[發明專利]一種聯硼化合物表面修飾鈣鈦礦薄膜的方法及其應用

有效

• 申請號: 201810318811.4
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108461635B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 朱瑞;涂用廣;楊曉宇;龔旗煌
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發明公布了一種聯硼化合物表面修飾鈣鈦礦薄膜的方法及其應用，通過引入硼元素有效地鈍化鈣鈦礦薄膜中未配位的碘離子，降低缺陷態密度，提高鈣鈦礦薄膜的光電性能，進而實現高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池器件。經聯硼化合物修飾鈣鈦礦吸光層的太陽能電池器件獲得了較高的光電轉換效率，制備方法簡便且生產周期較短，同時具有良好的穩定性。

技術領域

本發明具體涉及一種聯硼化合物界面修飾鈣鈦礦薄膜的方法及其應用，其屬于光電功能 材料與器件技術領域。

背景技術

隨著人類社會的不斷發展，對能源的需求量越來越大。開發可再生、環境友好型能源(如 風能、水能、太陽能等)勢在必行。充分利用太陽能是解決當前所面臨能源短缺和環境污染 等生存問題的有效途徑之一。光伏發電是重點發展方向。目前傳統的基于硅半導體工藝的光 伏技術存在生產成本高、耗能大、易造成環境污染等缺點，研究人員一直在尋找可以實現“高 性價比”太陽能電池的新型光伏技術。鈣鈦礦太陽能電池由于其低成本和高效率等特點受到 了學術界和工業界的廣泛關注，器件光電轉換效率從2009年的3.8％迅速增長到目前認證的 22.1％。

鈣鈦礦材料是指具有與CaTiO₃相同晶體結構的一類有機無機雜化材料，其化學通式 ABX₃。該類材料兼具有無機和有機半導體材料的優勢，具有廉價、光吸收系數高、帶隙可調、 載流子遷移率高等優點。鈣鈦礦薄膜通常使用溶液加工制備，獲得的薄膜具有多晶性和離子 晶體的特性。在這種薄膜中，晶界或晶粒表面離子的配位數與體相離子的配位數不同，導致 晶界或晶粒表面由局部過量的正離子或負離子組成。這種表面特性不可避免地造成鈣鈦礦薄 膜的結構無序和晶體缺陷，進而降低薄膜的光電性能。諸多研究者通過引入有機或者無機材 料對鈣鈦礦薄膜進行界面修飾，降低薄膜缺陷態，獲得高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池。

發明內容

本發明的目的在于提供一種聯硼化合物表面修飾鈣鈦礦薄膜的方法及其應用，通過對鈣 鈦礦薄膜表面修飾，降低薄膜缺陷態密度，提高薄膜光電性能，進而實現高效穩定的鈣鈦礦 太陽能電池器件。

本發明提供的對鈣鈦礦薄膜表面修飾的方法，是將含有B-B鍵的聯硼化合物溶液負載在 鈣鈦礦薄膜表面，然后50-100℃退火處理，得到聯硼化合物修飾的鈣鈦礦薄膜。

上述鈣鈦礦活性層材料可選用化學通式為ABX₃的材料，其中A為CH₃NH₃⁺(MA⁺)，NH₂CH＝NH₂⁺(FA⁺)，C₄H₉NH₃⁺，Cs⁺，Ru⁺，K⁺中的一種或幾種混合；B為Pb²⁺、Sn²⁺、Ge²⁺、Sb³⁺、Bi³⁺、Ag⁺中的至少一種；X為Cl^-，Br^-，I^-中的一種或幾種混合。