[發明專利]一種葡萄糖摻雜的有機無機雜化鈣鈦礦復合膜及其制備和應用

有效

• 申請號: 201911069337.7
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN110993801B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 酒同鋼;張允鑫
• 申請（專利權）人: 中國科學院青島生物能源與過程研究所
• 主分類號: H10K85/50
• 分類號: H10K85/50;H10K30/40;H10K30/50;H10K71/12
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

本發明屬于太陽能電池領域，涉及一種葡萄糖摻雜的有機無機雜化鈣鈦礦復合膜及其制備和應用。基體表面形成的復合膜依次為空穴傳輸層、葡萄糖摻雜的碘化鉛甲胺活性層和電子空穴材料層；所述葡萄糖摻雜的碘化鉛甲胺活性層為將葡萄糖摻雜的碘化鉛甲胺前驅體溶液旋涂于空穴傳輸層表面，其中，前驅體溶液為葡萄糖，碘化甲胺，碘化鉛溶解于二甲亞砜和N，N?二甲基甲酰胺的混合溶液中。本發明通過在前驅體溶液中摻雜適量葡萄糖可以改善鈣鈦礦CHsubgt;3/subgt;NHsubgt;3/subgt;PbIsubgt;3/subgt;薄膜的結晶性，增大晶體尺寸，鈍化缺陷態，減少載流子在晶界處的非輻射復合，提高鈣鈦礦太陽能電池的性能。

技術領域

本發明屬于太陽能電池領域，涉及一種葡萄糖摻雜的有機無機雜化鈣鈦礦復合膜及其制備和應用。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池是由最初的染料敏華太陽能電池器件發展得到的，具有合適的帶隙、較高的載流子傳輸速率、較高的光吸收系數等優點，引起了鈣鈦礦太陽能電池器件的研究熱潮。在短短幾年時間里，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已經由3.8％迅速增長到24.2％，可以和商業晶硅電池相媲美。然而，鈣鈦礦薄膜中針孔、晶界和缺陷態的存在被證明是導致電荷非輻射復合、降低載流子壽命和降低器件性能的主要因素。因此采用合適的添加劑制備高質量的鈣鈦礦薄膜是提高太陽能性能的有效手段。

但是由于溶液旋涂技術不可避免的導致鈣鈦礦薄膜有各種不確定的缺陷，比如晶體缺陷導致的復合中心的存在導影響載流子的傳輸，極大的降低了光生載流子的熒光壽命，而且晶體缺陷還會導致離子的遷移、遲滯等從而降低了器件性能。

發明內容

針對以上問題，本發明目的在于提出一種葡萄糖摻雜的有機無機雜化鈣鈦礦復合膜及其制備和應用。

為實現上述目的，本發明采用技術方案為：

一種葡萄糖摻雜的有機無機雜化鈣鈦礦復合膜，基體表面形成的復合膜依次為空穴傳輸層、葡萄糖摻雜的碘化鉛甲胺活性層和電子空穴材料層；所述葡萄糖摻雜的碘化鉛甲胺活性層為將葡萄糖摻雜的碘化鉛甲胺前驅體溶液旋涂于空穴傳輸層表面，其中，葡萄糖摻雜的碘化鉛甲胺前驅體溶液為葡萄糖，碘化甲胺，碘化鉛溶解于二甲亞砜和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，于60-80℃攪拌反應12-15h。

所述葡萄糖，碘化甲胺，碘化鉛為活性成分，活性成分中各物質的物質的量為0.006-0.007mol：1.4-1.5mmol：1.4-1.5mmol；混合溶液中二甲亞砜和N，N-二甲基甲酰胺體積比為1：4-1：4.5；活性成分與混合溶液之間摩爾質量體積比例為1.4—1.5mmol：1-1.1ml。

所述空穴傳輸層中的空穴傳輸材料為P3CT與KOH按1:1的摩爾比混合，混合后溶解于水中，60-70℃攪拌72-76h，得到P3CT-K空穴傳輸材料。

所述電子空穴材料層的電子傳輸層材料為20-22mg/ml的PC₆₁BM的氯苯溶液和12-14mg/ml的ZnO的三氟乙醇溶液。

一種葡萄糖摻雜的有機無機雜化鈣鈦礦復合膜的制備方法，于處理后的基體上依次旋涂空穴傳輸材料、葡萄糖摻雜的碘化鉛甲胺前驅體溶液和電子空穴材料，即于基體表面形成P3CT-K/MAPbI₃(葡萄糖)/PC₆₁BM/ZnO復合薄膜。

利用水熱合成法將P3CT與KOH按1:1的摩爾比混合，混合后溶解于水中，60-70℃攪拌72-76h，得到P3CT-K溶液，將其滴至處理后的基體表面以3000-3500rpm、旋涂50-60s，并140-150℃加熱退火15-20min，即于基體表面形成P3CT-K空穴傳輸層，厚度約為20-30納米。