[發明專利]一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201911152074.6
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110854273A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 鐘建;董懷遠;何伊玫;劉潔塵;劉澤宇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 李穎

1.一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池，由下至上依次包括襯底、第一電極層、功能層和第二電極層，其特征在于：所述功能層包括至少一層摻雜有機給受體體異質結的鈣鈦礦活性層，所述有機給受體體異質結包含兩種有機物組分，分別為電子給體材料和電子受體材料，每種有機物組分至少包含一種聚合物和一種小分子材料；所述有機體異質結通過溶解入溶劑中摻雜在鈣鈦礦前驅體溶液中，通過旋涂制備摻雜有機體異質結的鈣鈦礦活性層，有機體異質結溶液占鈣鈦礦前驅體溶液的體積比為0.1-3％，其中電子給體材料和電子受體材料以任意比例混合，所述有機體異質結在所述溶劑中的溶解比例為5-22mg/mL。

2.根據權利要求1所述的一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述摻雜有機給受體體異質結的鈣鈦礦活性層的厚度為100-300nm的薄膜。

3.根據權利要求2所述的一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述鈣鈦礦材料由化學式為ABM₃的典型鹵素鈣鈦礦材料、化學式為ABM¹_xM²_3-x(0＜X＜3)的鹵素替代固溶體鈣鈦礦材料、化學式為A¹_xA²_1-xBM(0＜X＜1)的一價陽離子替代的鈣鈦礦材料、化學式為AB¹_xB²_1-xM(0＜X＜1)的金屬替代固溶體鈣鈦礦材料、二維鈣鈦礦材料的一種或多種制成，其中A、A¹、A²為一價非配位陽離子，B、B¹、B²為二價P區金屬，M、M¹、M²為與金屬配位的鹵素陰離子。

4.根據權利要求1所述的一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述功能層還位于所述第一電極層與所述摻雜有機體異質結的鈣鈦礦活性層之間的至少一層空穴傳輸層；位于所述所述摻雜有機體異質結的鈣鈦礦活性層與所述第二電極層之間的至少一層電子傳輸層。

5.根據權利要求1所述的一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述空穴傳輸層的材質為PEDOT:PSS、CuSCN、CuI、NiO_x、MoO₃、spiro-OMeTAD中的任一種。

6.根據權利要求1所述的一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述電子傳輸層的材質為富勒烯及其衍生物、TiO₂、ZnO、SnO₂的任一種。

7.根據權利要求1所述的一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：第一電極層和第二電極層分別為透明陽極和陰極，或透明陰極和陽極；所述第一電極層、第二電極層的材質均為ITO、FTO、金、銀、鋁電極、銀納米線或導電高分子薄膜中的任兩種。

8.根據任一權利要求1-8所述的一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：

S1：清洗、干燥襯底并進行UV處理15分鐘；

S2：在襯底上依次制備第一電極層，功能層和第二電極層，所述功能層還位于所述第一電極層與所述摻雜有機體異質結的鈣鈦礦活性層之間的至少一層空穴傳輸層；

位于所述所述摻雜有機體異質結的鈣鈦礦活性層與所述第二電極層之間的至少一層電子傳輸層；

S3：測試器件的電流-電壓特性。

9.根據權利要求9所述的一種有機體異質結摻雜的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述摻雜有機體異質結的鈣鈦礦活性層通過將有機體異質結溶液摻雜入鈣鈦礦前驅體溶液中旋涂制備；第一電極層、除過摻雜有機體異質結的鈣鈦礦活性層外的功能層、第二電極層是通過真空蒸鍍、離子團束沉積、離子鍍、直流濺射鍍膜、RF濺射鍍膜、離子束濺射鍍膜、離子束輔助沉積、等離子增強化學氣相沉積、高密度電感耦合式等離子體源化學氣相沉積、觸媒式化學氣相沉積、磁控濺射、電鍍、旋涂、浸涂、噴墨打印、輥涂、LB膜中的一種或者幾種方式而形成。