[發明專利]太陽能電池及其制備方法和改善鈣鈦礦層傳輸特性的方法

有效

• 申請號: 201811132667.1
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109411607B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 吳朝新;董化;冉晨鑫;焦博;魏斐潔
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種改善鈣鈦礦層傳輸特性的方法，其特征在于，將共軛有機銨鹽加入鈣鈦礦前驅體的DMF/DMSO溶液中，DMF/DMSO溶液的濃度為5～50mg/ml；退火溫度為100～120℃，退火并清洗得到鈣鈦礦層薄膜，利用有機共軛銨鹽調控鈣鈦礦層薄膜的結晶生長，抑制電荷復合，共軛有機銨鹽的分子結構如下：

其中，R是由苯萘吡啶喹啉1，3，5三嗪噻吩二苯胺和三苯胺中的單個或多個共軛基團以任意方式組合；X為陰離子Cl^-,Br^-和I^-中的一種或者幾種陰離子的任意組合；鈣鈦礦層為ABX₃結構，A為甲胺基CH₃NH₃⁺或甲脒基HC(NH₂)₂⁺或銫Cs⁺；B為陽離子Pb²⁺，Sn²⁺或Ge²⁺；X為陰離子Cl^-,Br^-和I^-中的一種或者幾種陰離子的任意組合。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，n或m的取值為自然數，且n和m不能同時為0。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，鈣鈦礦前驅體包括金屬鹵化物和有機/無機鹽，金屬鹵化物為BX₂；有機/無機鹽為AX。

4.一種太陽能電池，其特征在于，包括依次疊加的基片(1)、陽極層(2)、空穴傳輸層(3)、鈣鈦礦層(4)、電子傳輸層(5)、空穴阻擋層層(6)和陰極(7)，鈣鈦礦層(4)采用權利要求1或2或3所述的改善鈣鈦礦吸光層傳輸特性方法制備。

5.根據權利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，鈣鈦礦層(4)的厚度為200～400nm。

6.根據權利要求4所述的太陽能電池，其特征在于，陽極層(2)的方塊電阻為10～20Ω，厚度為100～120nm；空穴傳輸層(3)的厚度為30nm；電子傳輸層(5)的厚度為30nm；空穴阻擋層層(6)的厚度為5nm；陰極(7)的厚度為100～150nm。

7.一種制備權利要求4或5或6所述太陽能電池的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、利用乙醇、丙酮超聲和去離子水超聲對透明導電基片進行清洗，清洗后將其放置在紅外燈下烘干，基片上面的ITO膜作為器件的陽極層，基片選用玻璃外或柔性基片，柔性基片為聚酯或聚酞亞胺類化合物；陽極層采用無機材料或有機導電聚合物，無機材料選用氧化銦錫或氧化錫氟，有機導電聚合物為聚噻吩、聚乙烯基苯磺酸鈉或聚苯胺；

S2、使用氧等離子對步驟S1干燥處理好的基片進行處理，選擇聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸，PEDOT:PSS溶液的質量分數為10％，使用勻膠機旋涂溶液，經干燥處理后得到空穴傳輸層；

S3、采用一步旋涂反溶劑法在步驟S2制備的空穴傳輸層上制備鈣鈦礦層，鹵化鉛為碘化鉛或碘化錫；配體為碘化甲胺或碘化甲脒；

S4、將步驟S3制備好的鈣鈦礦層通過真空蒸鍍制備電子傳輸層，電子傳輸層的材料為富勒烯及衍生物；

S5、在步驟S4制備好的電子傳輸層上進行真空蒸鍍空穴阻擋層層，空穴阻擋層材料為鄰二氮菲、鄰菲咯啉類化合物；

S6、保持真空腔內壓力不變，在步驟S5制備的空穴阻擋層之上蒸鍍金屬或者氟化物與金屬復合層作為器件的陰極層。