[發(fā)明專利]羥基鐵量子點鈣鈦礦吸光層及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910035490.1
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109768169A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 王寧;楊征勛
• 申請（專利權）人: 新疆交通建設集團股份有限公司
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48;C09K11/66
• 代理公司: 成都希盛知識產(chǎn)權代理有限公司 51226
• 代理人: 廖文麗;柯海軍

本發(fā)明涉及一種羥基鐵量子點鈣鈦礦吸光層及其制備方法，屬于太陽能電池技術領域。本發(fā)明的羥基鐵量子點鈣鈦礦吸光層的鈣鈦礦吸光層中含有羥基鐵量子點。本發(fā)明首次將羥基鐵量子點摻入鈣鈦礦太能能電池，能增加鈣鈦礦晶粒尺寸；同時鈍化鈣鈦礦膜的陷阱態(tài)，以及與配位金屬陽離子和鹵化物陰離子相互作用抑制電荷復合，從而大幅提高太陽電池的光電轉化效率和長期穩(wěn)定性。本發(fā)明羥基鐵量子點采用水合法制備，工藝簡單且合成成本低廉，有利于鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化應用。本發(fā)明的鈣鈦礦太陽電池的光電轉化效率高。

技術領域

本發(fā)明涉及一種羥基鐵量子點鈣鈦礦吸光層及其制備方法，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

鈣鈦礦太陽電池是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽能電池，屬于第三代太陽能電池，鈣鈦礦太陽電池的結構一般包括襯底材料/導電玻璃(鍍有氧化物層的基片玻璃)/電子傳輸層(二氧化鈦)/鈣鈦礦吸光層(空穴傳輸層)/金屬陰極。

進入21世紀以來，環(huán)境污染和能源危機日益加劇，開發(fā)并利用新型清潔能源技術迫在眉睫。太陽能電池由于具備清潔、高效、可再生等突出優(yōu)勢備受關注，而占主體地位的硅太陽能電池成本較高，并且在高純硅料生產(chǎn)、硅錠熔煉、硅片切割等過程中耗能高、污染重，因此阻礙了硅太陽能電池市場化應用的步伐。開發(fā)生產(chǎn)環(huán)保、成本低廉、光電轉化效率高的太陽能電池成為業(yè)界的共識。由于鈣鈦礦材料原料豐富、光電性能優(yōu)越、成本低廉、可溶液加工的優(yōu)點，已在太陽能電池領域得到了廣泛研究，有機/無機共混鹵化物鈣鈦礦太陽能電池也已成為光伏電池研究的熱點方向。

鈣鈦礦通常在低溫(一般<100℃)下采用溶液法加工制備，這不可避免地會在鈣鈦礦薄膜內(nèi)和表面引入大量的缺陷。此外，陷阱態(tài)不僅會顯著影響太陽能電池的非輻射能量損失和光至發(fā)電效率，而且會顯著影響電荷的復合和運輸，從而降低電池的性能，有時還會降低電池的耐久性。

基于上述問題，為了實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的商品化盡早服務于社會，尋找一種提高鈣鈦礦太陽能電池光電轉化效率和長期穩(wěn)定性的方法，具有重要的現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的第一個問題是提供一種羥基鐵量子點鈣鈦礦吸光層。

為解決上述第一個技術問題，本發(fā)明的羥基鐵量子點鈣鈦礦吸光層的鈣鈦礦吸光層中含有羥基鐵量子點；所述羥基鐵量子點與鈣鈦礦吸光層中的PbI₂的質(zhì)量比優(yōu)選為：0.0175～0.09：293.65～330。

進一步地，所述羥基鐵量子點鈣鈦礦吸光層的制備方法包括：

a：將CH₃NH₃I、PbI₂和無水N，N-二甲基甲酰胺混合均勻，得CH₃NH₃PbI₃溶液，所述CH₃NH₃I、PbI₂和無水N，N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為：0.216～0.648:0.624～1.872:0.945～2.835；所述混合均勻優(yōu)選攪拌60～90min；

b：將羥基鐵量子點溶液與a步驟所述CH₃NH₃PbI₃溶液混合均勻得摻入羥基鐵量子點的CH₃NH₃PbI₃前驅體溶液；所述羥基鐵量子點溶液濃度優(yōu)選為0.05～0.2mg mL^-1；羥基鐵量子點溶液與CH₃NH₃PbI₃溶液的質(zhì)量比優(yōu)選為：0.35～0.45:840～944；

c：將b步驟所述前驅體溶液旋涂在多孔TiO₂層上，隨即在90～120℃加熱5～20min即得羥基鐵量子點鈣鈦礦吸光層；