[發明專利]鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201810979853.2
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN108987584A
• 公開（公告）日: 2018-12-11
• 發明（設計）人: 熊娟;顧豪爽;李金華;劉維爾;鄒俊杰
• 申請（專利權）人: 湖北大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 宋平

本發明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，鈣鈦礦太陽能電池包括將ZnO前驅體旋涂至透明導電電極的表面，從而形成電子傳輸層；在所述電子傳輸層上形成吸收層，形成所述吸收層包括：將PbI₂溶于二甲基甲酰胺(DMF)與二甲基亞砜(DMSO)的混合溶液中，然后加入異硫氰酸胍，攪拌溶解，隨后將PbI₂與異硫氰酸胍的混合溶液旋涂到所述電子傳輸層上，進行第一烘烤，之后浸入CH₃NH₃I的異丙醇(IPA)溶液中，進而第二烘烤；在所述吸收層上形成空穴傳輸層；在所述空穴傳輸層上形成金屬電極。本發明提供的鈣鈦礦太陽能電池優化了太陽能電池的穩定性、改善了太陽能電池的遲滯效應。

技術領域

本發明的實施例涉及電池領域，更具體地，涉及鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術

有機-無機鹵素雜化鈣鈦礦(ABX₃)因其具有優異的光吸收性能(400nm厚的薄膜即可吸收紫外-近紅外光譜范圍內的所有光子)、長程載流子擴散性能(甲胺碘酸鉛載流子有效擴散長度超過了1μm)、光電轉換過程中能量損失小(約為0.4eV)的特點，同時具有工藝簡單、成本低廉等獨特優勢，在太陽能電池領域受到了學術界和產業界的廣泛關注。自2009年基于ABX₃的鈣鈦礦天陽能電池問世以來，其轉換效率從最初的3.8％在短短幾年時間內超過22％，逼近可商業化的水平。

鈣鈦礦太陽能電池在電池效率、器件結構和制備方法上有了顯著進步和迅速發展，但是鈣鈦礦電池普遍存在穩定性差的問題。同時，電池在掃描過程中出現的回滯效應也是另一個亟待解決的問題。實驗表明遲滯效應主要是由鈣鈦礦層中的離子遷移效應造成的，因此提高鈣鈦礦薄膜的結晶性與致密度、鈍化晶界可減小回滯效應。

發明內容

本發明提供了一種胍鹽與硫氰根雙摻雜的平面結構鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，不僅提高了鈣鈦礦薄膜結晶性能及電池效率，同時優化了太陽能電池的穩定性、改善了太陽能電池的遲滯效應。

本發明提供了一種制備鈣鈦礦太陽能電池的方法，包括：將ZnO前驅體旋涂至透明導電電極的表面，從而形成電子傳輸層；在所述電子傳輸層上形成吸收層，形成所述吸收層包括：將PbI₂溶于二甲基甲酰胺(DMF)與二甲基亞砜(DMSO)的混合溶液中，然后加入異硫氰酸胍，攪拌溶解，隨后將PbI₂與異硫氰酸胍的混合溶液旋涂到所述電子傳輸層上，進行第一烘烤，之后浸入CH₃NH₃I的異丙醇(IPA)溶液中，進而第二烘烤；在所述吸收層上形成空穴傳輸層；在所述空穴傳輸層上形成金屬電極。

在上述方法中，其中，所述ZnO前驅體通過以下步驟制得：將0.59g的二水醋酸鋅溶于25mL甲醇中，并于65℃水浴鍋中攪拌溶解。將0.296g氫氧化鉀溶于13mL甲醇溶液中常溫攪拌溶解。將溶解的KOH溶液逐滴加入醋酸鋅溶液中，持續反應2.5小時，過濾干燥。

在上述方法中，其中，在二甲基甲酰胺(DMF)與二甲基亞砜(DMSO)的混合溶液中，二甲基甲酰胺(DMF)與二甲基亞砜(DMSO)的體積比為90:10～70:30。

在上述方法中，其中，所述第一烘烤為在60℃、80℃、100℃依次烘烤5分鐘。

在上述方法中，其中，所述第二烘烤為在80～100℃烘烤5～10分鐘。

在上述方法中，其中，PbI₂在二甲基甲酰胺(DMF)與二甲基亞砜(DMSO)的混合溶液中的濃度為1.1M。

在上述方法中，其中，所述異硫氰酸胍與PbI₂的摩爾比為1～4:50。

在上述方法中，其中，在CH₃NH₃I的異丙醇(IPA)溶液中，CH₃NH₃I的濃度為10mg/ml。