[發明專利]基于單晶轉移法制備太陽能電池吸光層的方法及其應用

在審

• 申請號: 201810771511.1
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109088003A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 韓宏偉;侯曉萌;梅安意;胡玥;榮耀光
• 申請（專利權）人: 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: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 許恒恒;李智

1.一種內部含有鈣鈦礦材料的結構的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備鈣鈦礦材料的單晶粉末；

(2)制備介孔結構；

(3)將所述步驟(1)制備得到的所述鈣鈦礦材料的單晶粉末置于所述步驟(2)得到的所述介孔結構的表面，然后通入甲胺氣形成甲胺氛圍，使單晶粉末的鈣鈦礦材料轉變為液態中間相的鈣鈦礦材料，接著靜置使所述液態中間相的鈣鈦礦材料滲透進入所述介孔結構的內部；

(4)通入氬氣或氮氣，使所述甲胺氣排出，輔助使所述平板結構表面的液態中間相的鈣鈦礦材料、或所述介孔結構內部的液態中間相的鈣鈦礦材料轉變為固態的鈣鈦礦材料，即可制備得到內部含有鈣鈦礦材料的結構。

2.如權利要求1所述內部含有鈣鈦礦材料的結構的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)是先采用逆溫生長法生長鈣鈦礦材料的單晶，然后再研磨形成單晶粉末，該步驟(1)中，所述鈣鈦礦材料為有機無機雜化的鈣鈦礦材料，優選為碘鉛甲胺鈣鈦礦材料。

3.利用如權利要求1或2所述制備方法制備得到的內部含有鈣鈦礦材料的結構在太陽能電池或光電探測器中的應用。

4.一種基于單晶轉移法制備鈣鈦礦太陽能電池吸光層的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備鈣鈦礦材料的單晶粉末；

(2)在襯底上依次制備透明導電層、電荷傳輸層、絕緣層和碳電極層，其中所述絕緣層和所述碳電極層均具有介孔結構，所述電荷傳輸層具有介孔結構或平板結構；

(3)將所述步驟(1)制備得到的所述鈣鈦礦材料的單晶粉末置于所述步驟(2)得到的所述碳電極層的表面，然后通入甲胺氣形成甲胺氛圍，使單晶粉末的鈣鈦礦材料轉變為液態中間相的鈣鈦礦材料，接著靜置使所述液態中間相的鈣鈦礦材料依次滲透進入所述碳電極層和所述絕緣層，直到達到具有介孔結構的所述電荷傳輸層的內部或具有平板結構的所述電荷傳輸層的表面；

(4)通入氬氣或氮氣，使所述甲胺氣排出，輔助使所述碳電極層、所述絕緣層及所述電荷傳輸層內部或表面上的液態中間相的鈣鈦礦材料轉變為固態的鈣鈦礦材料，即可制備得到鈣鈦礦太陽能電池吸光層。

5.如權利要求4所述基于單晶轉移法制備鈣鈦礦太陽能電池吸光層的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，是先采用逆溫生長法生長鈣鈦礦材料的單晶，然后再研磨形成單晶粉末，所述鈣鈦礦材料為有機無機雜化的鈣鈦礦材料，優選為碘鉛甲胺鈣鈦礦材料；

優選的，所述步驟(1)中，所述逆溫生長法所用到的溶劑為GBL，鈣鈦礦材料在該溶劑中的濃度為0.9～1.2M。

6.如權利要求4所述基于單晶轉移法制備鈣鈦礦太陽能電池吸光層的方法，其特征在于，所述步驟(4)中得到鈣鈦礦太陽能電池吸光層的厚度大于13微米，該太陽能電池的有效面積為6×8mm×mm，相應的，所述步驟(3)所使用的所述鈣鈦礦材料的單晶粉末其質量為2～30mg，優選為2～4mg。

7.如權利要求4所述基于單晶轉移法制備鈣鈦礦太陽能電池吸光層的方法，其特征在于，所述步驟(3)中將所述鈣鈦礦材料的單晶粉末置于所述碳電極層的表面，具體是先將所述鈣鈦礦材料的單晶粉末置于所述碳電極層的表面，然后再用載玻片將這些單晶粉末壓平，使其均勻分散在所述碳電極層的表面。

8.如權利要求4所述基于單晶轉移法制備鈣鈦礦太陽能電池吸光層的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述甲胺氣通入的時長為30s。

9.如權利要求4所述基于單晶轉移法制備鈣鈦礦太陽能電池吸光層的方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述靜置的時長為10min～1h，所述靜置也是在甲胺氣氛圍下進行的；

優選的，所述靜置的時長為30min。

10.如權利要求4所述基于單晶轉移法制備鈣鈦礦太陽能電池吸光層的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述襯底為玻璃，所述電荷傳輸層為TiO₂納米晶膜、ZnO納米晶膜、BaSnO₃納米晶膜或者SnO₂納米晶膜，所述絕緣層為ZrO₂絕緣層、SrTiO₃絕緣層、Al₂O₃絕緣層或者BaTiO₃絕緣層。