[發(fā)明專利]一種基于反溶液浴的鈣鈦礦薄膜制備方法及太陽(yáng)能電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910082871.5
• 申請(qǐng)日: 2019-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN109904318B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱瑞;張翼飛;涂用廣;楊曉宇;龔旗煌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，包括透明襯底，以及在該襯底上依次層疊的透明電極、金屬氧化物傳輸層、鈣鈦礦薄膜、空穴或電子傳輸層和頂電極，其特征在于，所述鈣鈦礦薄膜由反溶液浴法制備：將鈣鈦礦前驅(qū)膜浸泡于反溶液中一定時(shí)間，使鈣鈦礦層初步結(jié)晶和生長(zhǎng)，然后除去表面多余的反溶液，于80～200℃退火處理，得到鈣鈦礦薄膜；其中所述反溶液為含有溶質(zhì)的反溶劑，所述溶質(zhì)是下列物質(zhì)中的一種或多種：含氮有機(jī)小分子、聚合物、納米顆粒。

2.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述反溶劑是指難以溶解鈣鈦礦且不與之反應(yīng)的溶劑，所述溶質(zhì)是溶解或分散在反溶劑中的物質(zhì)。

3.如權(quán)利要求2所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述反溶劑是低極性溶劑，選自下列溶劑中的一種或多種：異丙醇、叔丁醇、仲戊醇、仲己醇、苯甲醚、甲苯、氯苯。

4.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述含氮有機(jī)小分子為噻唑、吡嗪、咔唑和/或鹵化胺鹽。

5.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述溶質(zhì)選自下列物質(zhì)中的一種或多種：噻唑、吡嗪、咔唑、甲胺氫鹵酸鹽、甲脒氫鹵酸鹽、胍氫鹵酸鹽、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、納米顆粒。

6.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦薄膜通過(guò)下述方法制備：在惰性氣氛下，將鈣鈦礦前驅(qū)膜浸泡在反溶液中1～100s，使鈣鈦礦層初步結(jié)晶和生長(zhǎng)后除去表面多余的反溶液，轉(zhuǎn)移至加熱臺(tái)80～200℃退火處理。

7.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池為介孔型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其中金屬氧化物傳輸層包括金屬氧化物致密層和金屬氧化物介孔層；或者，所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池為平面型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其中金屬氧化物傳輸層為金屬氧化物致密層。

8.如權(quán)利要求7所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬氧化物致密層的材料選自氧化鈦、氧化鋅、氧化錫、氧化鎳、氧化鎂、氧化銅、氧化亞銅和氧化鎢中的任意一種，所述金屬氧化物介孔層由TiO₂漿料燒結(jié)制得。

9.如權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述的鈣鈦礦薄膜為化學(xué)通式為ABX₃的材料，其中A為CH₃NH₃⁺、NH₂＝CHNH₂⁺、C₄H₉NH₃⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺中的任意一種或多種的混合；B選自Pb²⁺，Sn²⁺、Ge²⁺、Sb³⁺、Bi³⁺、Ag⁺、Au³⁺、Ti⁴⁺中的至少一種；X為Cl^-、Br^-、I^-和類鹵素離子中的任意一種或多種的混合。

10.權(quán)利要求1～9任一所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法，包括以下步驟：

1)提供透明襯底及透明電極；

2)在透明電極上制備金屬氧化物傳輸層作為電子傳輸層或空穴傳輸層；

3)使用反溶液浴法，在金屬氧化物傳輸層上制備鈣鈦礦薄膜：先在金屬氧化物傳輸層上制備鈣鈦礦前驅(qū)膜，浸泡于反溶液中一定時(shí)間，使鈣鈦礦層初步結(jié)晶和生長(zhǎng)，然后除去表面多余的反溶液，于80～200℃退火處理，得到鈣鈦礦薄膜；

4)在鈣鈦礦薄膜上制備空穴或電子傳輸層；

5)在空穴或電子傳輸層上制備頂電極。

11.如權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，步驟3)在惰性氣氛下，在金屬氧化物傳輸層上使用旋涂、刮涂、印刷或噴墨打印的方式制備鈣鈦礦前驅(qū)膜，浸泡于反溶液中1～100s，使鈣鈦礦層初步結(jié)晶和生長(zhǎng)；隨后轉(zhuǎn)移至加熱臺(tái)80～200℃退火處理，得到平整致密、結(jié)晶良好的鈣鈦礦薄膜。