[發明專利]一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池及其制備方法在審

申請號：	201810326241.3	申請日：	2018-04-12
公開（公告）號：	CN108428798A	公開（公告）日：	2018-08-21
發明（設計）人：	鐘向麗;常建輝;李小磊;李勃超;吳祎瑋;王金斌;鄭帥至	申請（專利權）人：	湘潭大學
主分類號：	H01L51/42	分類號：	H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
代理公司：	北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465	代理人：	崔自京
地址：	411100 ***	國省代碼：	湖南;43
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摘要：
搜索關鍵詞：	鈣鈦礦二維銅基太陽能電池吸光層制備電子傳輸層鈣鈦礦材料空穴傳輸層電池結構環境友好吸光材料乙醇溶劑應用提供制備過程重金屬鉛對電極介孔
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【權利要求書】：

1.一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池，其特征在于，從下至上由FTO導電玻璃、電子傳輸層、介孔層、二維銅基鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層及對電極組成。

2.根據權利要求1所述的一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池，其特征在于，所述吸光層材料包括(C₆H₅NH₃)₂CuBr_4-nCl_n、(C₆H₅CH₂NH₃)₂CuBr_4-nCl_n、[C₆H₅(CH₂)₂NH₃]₂CuBr_4-nCl_n中的至少一種，0≤n≤4。

3.根據權利要求1所述的一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池，其特征在于，所述的電子傳輸層為TiO₂、ZnO、SnO₂電子傳輸材料中的一種；所述介孔層為TiO₂、ZnO、SnO₂介孔材料中的一種；所述空穴傳輸層為3-己基取代聚噻吩、2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴或者聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]空穴傳輸材料中的一種；所述對電極為金、銀電極中的一種。

4.根據權利要求1所述的一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池，其特征在于，所述電子傳輸層厚度為30-80nm；所述介孔層厚度為200-600nm；所述二維銅基鈣鈦礦吸光層厚度為300-800nm；所述空穴傳輸層厚度為30-80nm；所述對電極厚度為60-120nm。

5.一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在清洗干凈的FTO導電玻璃上采用旋涂法或噴霧熱解法制備電子傳輸層并進行退火處理；

(2)在電子傳輸層上采用旋涂法或絲網印刷法制備介孔層并進行退火處理；

(3)在介孔層上通過旋涂鈣鈦礦前驅液制備二維銅基鈣鈦礦吸光層并進行退火處理；

(4)在二維銅基鈣鈦礦吸光層上采用旋涂法制備空穴傳輸層并進行退火處理；

(5)在空穴傳輸層上采用蒸鍍法制備對電極。

6.根據權利要求5所述的一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池的制備方法，其特征在于，鈣鈦礦前驅液是由二維銅基鈣鈦礦材料的粉末溶解于乙醇制備而成。

7.根據權利要求6所述的一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池的制備方法，其特征在于，二維銅基鈣鈦礦材料的制備方法具體包括以下步驟：

(1)取3～8mL B溶液與5～10mL HX溶液混合，冰浴攪拌反應1～3h，恢復至室溫后，在50～70℃的溫度下揮發1～1.5h；

(2)取上述步驟(1)所得反應物用乙醚清洗三次，在50～70℃的溫度下真空干燥1～3h，得到白色AX粉末。

(3)將CuX₂與上述步驟(2)中制得的AX以1:2的摩爾比例混合溶解于無水乙醇中，在50～70℃的溫度下攪拌反應1～3h，冷卻至室溫之后冰浴攪拌反應10～15h；

(4)將上述步驟(3)中的所得產物過濾，過濾之后在50～70℃的溫度下真空干燥1～3h，得到二維銅基鈣鈦礦材料A₂CuBr_4-nCl_n；

其中：B為苯胺C₆H₅NH₂、芐胺C₆H₅CH₂NH₂、苯乙胺C₆H₅(CH₂)₂NH₂中的任一種；A為與B相對應的苯胺離子C₆H₅NH₃⁺、芐胺離子C₆H₅CH₂NH₃⁺、苯乙胺離子C₆H₅(CH₂)₂NH₃⁺中的任一種；HX為HBr、HCl中的任一種；CuX₂為CuBr₂、CuCl₂中的至少一種；0≤n≤4。