[發明專利]一種鈍化鈣鈦礦的方法及鈣鈦礦太陽能電池

有效

• 申請號: 201910774695.1
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN110635039B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 李靜;陳睿豪;尹君;吳炳輝;鄭南峰
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹

本發明提供一種鈍化鈣鈦礦的方法包括：制備鈣鈦礦前驅體溶液；將基底退火，其中所述基底含電子傳輸層；將所述鈣鈦礦前驅體溶液涂覆于所述基底上并加熱，以生成鈣鈦礦薄膜；以及在所述鈣鈦礦薄膜上形成環狀醚鈍化層，得到經環狀醚修飾的鈣鈦礦薄膜。本發明提出以N?甲基吡咯烷酮制備、環狀醚鈍化修飾鈣鈦礦層的方法，其工藝簡單，以本發明方法制備的鈣鈦礦所組裝的太陽能電池的效率高，重復性好，穩定性也有明顯提升。

技術領域

本發明涉及一種鈍化鈣鈦礦的方法，尤其關于一種以環狀醚鈍化鈣鈦礦的方法。

背景技術

有機-無機雜化鈣鈦礦材料具有優異的光學和電子特性，如高吸收系數、長電荷載流子擴散長度和低缺陷密度以及可調諧帶隙。實現高效率的器件均是采用較為復雜組分的鈣鈦礦多晶薄膜，范圍從二元陽離子(MAFA或CsFA)和三元陽離子(CsMAFA)到Rb⁺改性的多元陽離子的鈣鈦礦薄膜。由于FA(甲脒)與MA(甲胺)相比，熱穩定性更高和帶隙更優，FA被用作當前最高效率的電池中的鈣鈦礦層的主要組分。值得注意的是，FAPbI₃的純鈣鈦礦相在室溫條件不穩定以及長期穩定性較差，常常采用Cs⁺、Rb⁺離子穩定FAPbI₃的鈣鈦礦相，但引入Cs⁺、Rb⁺會分別容易形成CsPbI₃和RbPbI₃，使得鈣鈦礦相發生分離，導致其光電性能下降。

此外，全無機鈣鈦礦CsPbX₃(X為包括Cl、Br和I的鹵素)具有優異的熱穩定性和光電特性，并且可以通過Cl、Br和I的組分調節，改變帶隙和光電性質。但CsPbX₃的鈣鈦礦相很容易受到水分影響，發生相變，退化成不具有光學活性的非鈣鈦礦相。

由上述可知，如何穩定鈣鈦礦相是一個亟待解決的問題。先前技術，例如中國發明專利CN108807144A中有公開利用冠醚輔助制備無機鈣鈦礦薄膜的方法，其中，涉及冠醚摻雜于鈣鈦礦材料中，但制備無機鈣鈦礦薄膜的過程中冠醚會殘留在薄膜內部，影響薄膜性能。然而，冠醚的存在不利于光生載流子的傳輸，減小了電荷的輸運能力，使得器件的效率降低，僅有8％左右。

因此，業界亟需一種能夠鈍化鈣鈦礦的方法，以提高鈣鈦礦的穩定性、光電效率。

發明內容

本發明有關一種鈍化鈣鈦礦的方法，其所制備的鈣鈦礦層具有質量高、均勻致密的優點。而且，經過環狀醚鈍化處理鈣鈦礦層表面后，不影響鈣鈦礦薄膜的電荷傳輸，可以有效提高電池的效率和穩定性。環狀醚既含有疏水性的外部骨架，又具有可與Cs⁺成鍵的內腔,通過靜電作用，C-O偶極和Cs⁺離子生成穩定的配合物。本發明可有效地抑制水分對鈣鈦礦的破壞，使其抗濕性增強。基于該方法處理的鈣鈦礦層所組裝的太陽能電池的性能優異。

本發明提供的鈍化鈣鈦礦的方法，包括以下步驟：

S1.制備鈣鈦礦前驅體溶液；

S2.將基底退火，其中所述基底含電子傳輸層；

S3.將所述鈣鈦礦前驅體溶液涂覆于所述基底上并加熱，以生成鈣鈦礦薄膜；以及

S4.在所述鈣鈦礦薄膜上形成環狀醚鈍化層，得到經環狀醚修飾的鈣鈦礦薄膜。