[發(fā)明專利]一種氟和銣摻雜鈣鈦礦太陽能電池及制備方法

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• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110416416A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 耿顯葳;趙春;趙策洲;楊莉;尹力
• 申請（專利權(quán)）人: 西交利物浦大學(xué)
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;吳音

1.一種氟和銣摻雜鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：自下而上包括基片、導(dǎo)電層、TiO₂致密層、TiO₂介孔層、氟和銣摻雜鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和對電極；所述氟和銣摻雜鈣鈦礦吸光層材料為Cs_1-xRb_xPbBrI_2-yF_y，x為0-0.05，y為0-0.3，厚度為300-500nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟和銣摻雜鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述TiO₂介孔層設(shè)置于TiO₂致密層上方；TiO₂致密層厚度為25-50nm，TiO₂介孔層厚度為200-300nm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟和銣摻雜鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述空穴傳輸層為2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴的空穴傳輸層；空穴傳輸層厚度為100-250nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟和銣摻雜鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述導(dǎo)電層為摻雜氟的SnO₂導(dǎo)電玻璃層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氟和銣摻雜鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述對電極為Ag材質(zhì)頂電極，厚度為50-100nm。

6.一種氟和銣摻雜鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：具體制備步驟包括：

A.導(dǎo)電層的制備：

基片為透明玻璃；在基片上通過激光蝕刻形成導(dǎo)電層；

B. TiO₂致密層和TiO₂介孔層的制備：

b1、TiO₂致密層的制備:首先用去離子水、丙酮以及乙醇依次超聲清洗導(dǎo)電層，然后進行UV臭氧處理15-25min；接著采用噴霧熱解法，在400-500°C下將二(乙酰丙酮基)鈦酸二異丙酯溶解于無水乙醇中得到的致密層前驅(qū)體溶液，濃度0.3-0.5mol/L；沉積在導(dǎo)電層上，形成20-40nm厚的TiO₂致密層；

b2、TiO₂介孔層的制備；在TiO₂致密層上以3000-5000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂稀釋的介孔層前驅(qū)體溶液；所述介孔層前驅(qū)體溶液為二氧化鈦漿料，時間為10-30s，400-500°C下退火20-35min，得到200-300nm厚的TiO₂介孔層；所述介孔層前驅(qū)體溶液采用無水乙醇稀釋，稀釋到介孔層前驅(qū)體溶液體積占比為30-50%；

b3、TiO₂致密層和TiO₂介孔層的制備之后，在50-80℃下用0.02-0.04mol/L的 TiCl₄ 溶液浸泡10-30min以改善TiO₂介孔結(jié)構(gòu)，然后300-600℃再次退火10-45min；

C.氟和銣摻雜鈣鈦礦吸光層的制備；

以CsPbI₂Br無機體系為基礎(chǔ)，將CsBr、PbI₂、PbF₂和RbI溶于二甲基亞砜和無水N,N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，制備得到含氟和銣的摻雜的吸光層前驅(qū)體溶液；摻雜的吸光層前驅(qū)體溶液需要滴加HI,并且磁攪處理；將摻雜的吸光層前驅(qū)體溶液滴到TiO₂介孔層上，采用一步旋涂法在TiO₂介孔層上生長得到氟和銣摻雜鈣鈦礦吸光層；

吸光層前驅(qū)體溶液的濃度為0.6-1.0mol/L；CsBr、PbI₂、PbF₂的化學(xué)計量比為1：1：0、2：1.7：0.3、2：1.5：0.5或2：1.3：0.7；RbI的化學(xué)計量比占總組分的1-5%；無水N,N-二甲基甲酰胺與二甲基亞砜的體積比為8:2-5:5；

D.空穴傳輸層的制備；

在形成氟和銣摻雜鈣鈦礦吸光層后冷卻至室溫，再以2500-5000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂混合有50-80mmol 2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、5-10mmol 雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰和30-60mmol磷酸三丁酯的氯苯溶液15-30s，制得空穴傳輸層；

E.對電極的制備；

在1×10^-4-8×10^-4Pa真空條件下在空穴傳輸層上熱蒸鍍得到50-80nm厚的Ag頂電極；完成太陽能電池的制備。