[發明專利]一種8-羥基喹啉金屬配合物鈣鈦礦型太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201910032401.8
• 申請日: 2019-01-14
• 公開（公告）號: CN109638167B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 范建東;李聞哲;劉錕;劉鵬;龍毅;尹航;麥耀華
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳燕嫻;雷月華

本發明公開了一種摻雜8?羥基喹啉金屬配合物鈣鈦礦型太陽能電池及其制備方法，該8?羥基喹啉金屬配合物鈣鈦礦型太陽能電池，包括自下而上依次層疊設置的FTO層、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層、BCP層和電極，所述鈣鈦礦層為經過摻雜8?羥基喹啉金屬配合物得到的鈣鈦礦層，所述摻雜后的鈣鈦礦層材料為Cs_0.17(NH₂CH＝NH₂)_0.83PbI₃和CH₃NH₃PbI₃中的至少一種。該太陽能電池摻雜材料價格低廉，操作方法簡便，容易控制；它增大了器件的短路電流、填充因子和開路電壓，為鈣鈦礦太陽能電池的穩定性和轉化效率的研究提供了新的思路。

技術領域

本發明屬于鈣鈦礦太陽能電池領域，具體涉及一種8-羥基喹啉金屬配合物鈣鈦礦型太陽能電池及其制備方法。

背景技術

21世紀以后，經濟和社會快速發展，人類對能源的需求越來越大。然而，傳統的化石燃料(煤、石油、天然氣)正因不斷大量消耗而日趨枯竭，能源問題日益成為制約人類社會發展的瓶頸。可再生新能源的開發有助于緩解世界能源和環境的壓力，而太陽能是資源量最大、分布最為廣泛的綠色可再生能源。越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發太陽能資源，尋求經濟發展的新動力。

太陽能電池可以把光能直接轉化為電能，太陽能電池的開發是利用太陽能最有效的途徑之一。太陽能電池體積小，移動方便，使用起來不受地域的限制。既可以把太陽能電池做成大規模的發電站，實現并網發電，又可以很方便地用較少的電池組件給偏遠地區用戶提供生活電能，或者給移動通訊設備提供電力保障。目前，在市場上占據主導地位的太陽能電池主要是單晶硅和多晶硅太陽能電池，這兩種電池的生產技術比較成熟，電池的光電轉換效率較高，穩定性好(使用壽命都在15年以上)。但是，硅系太陽能電池對原材料要求苛刻，純度一般要在99.9999％以上，而且制作工藝復雜，成本高居不下，發電成本較高，無法實現超大規模實用化。

發明內容

本發明的目的在于提供一種8-羥基喹啉金屬配合物鈣鈦礦型太陽能電池，另一目的是提供8-羥基喹啉金屬配合物鈣鈦礦型太陽能電池制備方法，通過向鈣鈦礦摻雜8-羥基喹啉金屬配合物提高鈣鈦礦型太陽能電池的效率和穩定性。

一種8-羥基喹啉金屬配合物鈣鈦礦型太陽能電池，包括自下而上依次層疊設置的FTO層、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、電子傳輸層、BCP層和電極；所述鈣鈦礦層為經過摻雜8-羥基喹啉金屬配合物得到的鈣鈦礦層，所述摻雜后的鈣鈦礦層材料為Cs_0.17(NH₂CH＝NH₂)_0.83PbI₃和CH₃NH₃PbI₃中的至少一種。

進一步地，所述8-羥基喹啉金屬配合物為8-羥基喹啉-鎵、8-羥基喹啉-銅、8-羥基喹啉-鎂和8-羥基喹啉-鋁中的任意一種。

進一步地，所述電子傳輸層的材料是PCBM。

進一步地，所述電極的材料是金和銀中的其中一種。

進一步地，所述BCP層材料是2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉。

進一步地，所述FTO層厚度為450nm,空穴傳輸層(NiO_X)厚度為10-50nm、鈣鈦礦層厚度為300-400nm、電子傳輸層(PCBM)厚度為50-100nm、BCP層厚度為為6nm以及電極的厚度為120nm。

一種8-羥基喹啉金屬配合物鈣鈦礦型太陽能電池制備方法，所述方法包括鈣鈦礦層的制備，所述鈣鈦礦層的制備包括如下步驟：