[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

本發明公開了一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池及其制備方法，電池結構從下至上由FTO導電玻璃、電子傳輸層、介孔層、二維銅基鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和對電極組成。本發明所采用的二維銅基鈣鈦礦吸光材料包括(C6H5NH3)2CuBr4?nCln、(C6H5CH2NH3)2CuBr4?nCln、[C6H5(CH2)2NH3]2CuBr4?nCln中的至少一種，所述0≤n≤4。本發明采用二維銅基鈣鈦礦材料作為吸光層，不僅避免了因為使用有毒重金屬鉛而對生物和環境造成的危害，而且提高了鈣鈦礦太陽能電池的穩定性，同時在吸光層制備過程中使用對環境友好的乙醇溶劑，為太陽能電池的發展和應用提供了新的途徑。

技術領域

本發明涉及太陽能電池制備技術領域，更具體的說是涉及一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池。

背景技術

以有機金屬鹵化鉛為代表的有機無機雜化鈣鈦礦材料因其具有光電轉化效率高、制備工藝和設備簡單低廉、可利用印刷工藝實現工業化等優點，近年來受到了全世界科學家的廣泛關注。有機金屬鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池自2009年首次以3.8％的光電轉化效率出現后，其效率在隨后短短八年里以前所未有的速度不斷攀升，截止2018年3月得到認證的最高效率達到了22.7％。

盡管基于有機金屬鹵化鉛鈣鈦礦吸光材料的太陽能電池具有相當高的光電轉化效率，但是仍然存在以下不足：第一，有機金屬鹵化鉛鈣鈦礦材料中含有有毒可致癌重金屬鉛，一旦分解會滲透到土壤中從而對環境和人類及動物健康造成極大的威脅，阻礙了鈣鈦礦太陽能電池的商業化發展；第二，有機金屬鹵化鉛鈣鈦礦材料穩定性差，對空氣環境敏感，一定濕度的空氣會使其分解從而導致器件性能急劇下降，這嚴重影響了太陽能電池的使用壽命；第三，有機金屬鹵化鉛鈣鈦礦作為吸光層在制備過程中會使用如N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亞砜(DMSO)、γ-丁內酯(GBL)等有毒有害溶劑，對環境和人體不友好。

因此，提供一種不含有毒重金屬鉛、空氣環境穩定，同時在制備吸光層過程中使用環境友好溶劑的材料來制備太陽能電池是本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池及其制備方法。二維銅基鈣鈦礦材料不含有毒重金屬鉛元素，不會對生物和環境造成威脅；制得的器件性能穩定，有效提高了太陽能電池的使用壽命；此外，在制備二維銅基鈣鈦礦吸光層的過程中，不使用有毒有害溶劑，對環境和人體友好。

為實現以上發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池，電池結構從下至上由FTO導電玻璃、電子傳輸層、介孔層、二維銅基鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層以及對電極組成。

在上述一種基于二維銅基鈣鈦礦的太陽能電池中，所述二維銅基鈣鈦礦吸光材料為(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；其中：

苯胺離子C₆H₅NH₃⁺的化學結構式為：

芐胺離子C₆H₅CH₂NH₃⁺的化學結構式為：