[發明專利]一種提高鈣鈦礦太陽能電池效率和穩定性的方法及鈣鈦礦太陽能電池

有效

• 申請號: 201811343110.2
• 申請日: 2018-12-24
• 公開（公告）號: CN109545970B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 李公強;賴雪;孟飛
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/56;H01L51/48
• 代理公司: 北京恒創益佳知識產權代理事務所(普通合伙) 11556
• 代理人: 付金豹

1.一種提高鈣鈦礦太陽能電池效率和穩定性的方法，其特征在于，在制備鈣鈦礦吸光層的反溶劑中添加一定量的疏水有機小分子，提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和未封裝條件下在空氣中的穩定性；所述疏水有機小分子的結構為共軛結構；所述疏水有機小分子結構式為：

具體步驟如下：

A1、將覆蓋有透明金屬氧化物電極的基底依次放入去離子水、丙酮、乙醇中進行超聲波清洗，干燥后通過紫外臭氧處理10-30min；

A2、將制備的電子傳輸層或空穴傳輸層溶液旋涂在導電襯底上，并在設定的溫度下進行退火處理；

A3、在制備好的導電襯底/電子傳輸層或導電襯底/空穴傳輸層基底上旋涂鈣鈦礦前驅體溶液制備鈣鈦礦吸光層，在旋涂過程中，將含有0.01-4mg/ml的疏水有機小分子的反溶劑溶液快速滴加到基底上，并在旋涂結束后進行退火處理。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A3之后的步驟為：

A4、在吸光層上旋涂制備空穴傳輸層或電子傳輸層的溶液，形成薄膜后，在預定的溫度下進行退火處理；

A5、在高真空的蒸鍍腔中，通過熱蒸發的方式在空穴傳輸層或電子傳輸層上沉積頂電極。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A1中，所述的基底為玻璃或者塑料柔性襯底。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟A3中，以兩步法的方式來旋涂沉積鈣鈦礦吸光層，即將鈣鈦礦溶液滴在基底上，在1000rpm的轉速下旋涂10s，再在6000rpm的轉速下旋涂20秒，在第二步旋涂結束前5秒將含有疏水有機小分子的反溶劑溶液快速滴加到旋轉薄膜上，鈣鈦礦吸光層在100℃的熱板上退火40-60min。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的透明金屬氧化物電極為氧化銦錫或氟摻雜的氧化銦錫。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸光層化學結構通式為ABX₃，其中A為MA、FA、Cs⁺、Rb⁺或者其他有機胺的陽離子，B為二價的金屬陽離子，包括Pb²⁺或Sn²⁺，X為鹵素離子，包括Cl^-、Br^-和/或I^-。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反溶劑為氯苯、二氯苯、氯仿、二氯甲烷、甲苯、乙酸乙酯、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、環戊基甲基醚、乙醚、苯甲醚溶劑中的一種或兩種以上，反溶劑中含有0.4-4mg/ml疏水有機小分子，疏水有機小分子的反溶劑溶液的用量為每40微升-50微升鈣鈦礦前驅體溶液對應100-110微升的反溶劑溶液。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述電子傳輸層為PC₆₁BM、PC₆₁BM/PC₇₁BM、氧化鋅納米顆粒和/或二氧化鈦。

9.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述頂電極為銀、鋁、鎂、銅、金、鉻、氧化銦錫或者為氟摻雜的氧化銦錫，厚度為10-300nm。

10.根據權利要求1-9任一所述方法制備的鈣鈦礦太陽能電池，包括正式結構或反式結構，其特征在于：正式結構的鈣鈦礦太陽能電池自下而上依次為導電襯底、電子傳輸層、經疏水有機小分子鈍化過的鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和頂電極，反式結構的鈣鈦礦太陽能電池自下而上依次為導電襯底、空穴傳輸層、經疏水有機小分子鈍化過的鈣鈦礦吸光層、電子傳輸層以及頂電極。