[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911334401.X
• 申請日: 2015-08-14
• 公開（公告）號: CN111063809A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊棟;劉生忠
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西師范大學(xué)
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42
• 代理公司: 北京市一法律師事務(wù)所 11654
• 代理人: 趙建剛

本發(fā)明提供一種能夠在低溫下完成制備，制造方便，成本低，效率高的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，包括如下步驟，步驟一，在基底上通過制備導(dǎo)電層形成太陽能電池的陰極；并在陰極上，室溫下采用磁控濺射制備氧化鈦薄膜形成用于傳輸電子的電子傳輸層；步驟二，在電子傳輸層上制備鈣鈦礦吸光層；步驟三，在鈣鈦礦吸光層上依次制備用于傳輸空穴的空穴傳輸層和收集空穴的陽極得到太陽能電池。本發(fā)明所述的室溫下制備氧化鈦電子傳輸層的方法簡單便捷、薄膜的均勻性較好、重復(fù)性高、可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的制造生產(chǎn)；用室溫下磁控濺射方法制備的氧化鈦薄膜作為電子傳輸層制備出高效率的鈣鈦礦太陽能電池，并且無需煅燒，使得整個(gè)生產(chǎn)過程都能在低溫下進(jìn)行。

本案是申請日為2015年08月14日，申請?zhí)枮?01510501239.1的發(fā)明專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

鈣鈦礦太陽能電池以其高效率、低成本、簡單的電池結(jié)構(gòu)以及較易的電池制備方法等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。由于鈣鈦礦材料具有較好的光吸收、較長的載流子傳輸距離、較弱的激子結(jié)合能以及極少的表面缺陷等優(yōu)異性質(zhì)，在短短的5年內(nèi)，鈣鈦礦太陽能電池的認(rèn)證效率已經(jīng)突破了20％，使其成為一種潛在的極具競爭力的太陽能電池。

鈣鈦礦太陽能電池一般采用三明治結(jié)構(gòu)，將鈣鈦礦吸光層置于陰極和陽極之間。為了避免鈣鈦礦材料與電池的陰極和陽極直接接觸而降低太陽能電池的效率，在吸光層和兩電極之間添加界面層是必不可少的。一般采用一些有機(jī)小分子或聚合物作為鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸材料；采用金屬氧化物作為電子傳輸材料。其中，電子傳輸層在高效率的鈣鈦礦太陽能電池中起著至關(guān)重要的作用。一般要求電子傳輸層在整個(gè)可見光區(qū)具有較高的透光性、較強(qiáng)的電子抽取能力、較小的載流子傳輸電阻等特點(diǎn)。目前，高效率鈣鈦礦太陽能電池中一般采用氧化鈦、氧化鋅、氧化鋁等作為電子傳輸層。采用氧化鈦電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池表現(xiàn)出良好的性能，但是一般制備氧化鈦的方法(包括噴霧熱解法、溶液旋涂法以及溶膠凝膠法等)均需要大于450℃高溫煅燒，顯然，高溫處理的過程需要較高的能耗且不能在柔性基底上制備，極大的限制了鈣鈦礦太陽能電池的推廣應(yīng)用。采用低溫制備的氧化鋅或氧化鋁作為電子傳輸層時(shí)，雖然也可以制備出高效率的鈣鈦礦太陽能電池，但是電池的穩(wěn)定性相對于氧化鈦?zhàn)鳛殡娮觽鬏攲訒r(shí)較差。因此，開發(fā)一種低溫下制備的電子傳輸材料對鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種能夠在低溫下完成制備，能夠使用剛性或柔性基底，制造方便，成本低，效率高的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明一種鈣鈦礦太陽能電池制備方法，包括如下步驟，

步驟一，在基底上通過制備導(dǎo)電層形成太陽能電池的陰極；并在陰極上，室溫下采用磁控濺射制備氧化鈦薄膜形成用于傳輸電子的電子傳輸層；

步驟二，在電子傳輸層上制備鈣鈦礦吸光層；

步驟三，在鈣鈦礦吸光層上依次制備用于傳輸空穴的空穴傳輸層和收集空穴的陽極得到太陽能電池。

優(yōu)選的，電子傳輸層為在室溫下制備的20-300納米的氧化鈦薄膜，濺射功率是50-400瓦，靶材與樣品的距離是10-30厘米。

優(yōu)選的，在電子傳輸層上采用層層交替沉積法制備鈣鈦礦薄膜從而形成鈣鈦礦吸光層；具體的，先沉積50-100納米氯化鉛，然后沉積的厚度為300-600納米的甲胺基碘，100-120℃下反應(yīng)1-3小時(shí)，形成鈣鈦礦，重復(fù)此過程，直至形成厚度為200-500納米的鈣鈦礦吸光層。

進(jìn)一步，得到的鈣鈦礦吸光層冷卻至室溫后用異丙醇清洗除去過量的甲胺基碘；在鈣鈦礦吸光層上制備100-200納米的空穴傳輸層。

優(yōu)選的，所述的陰極采用氧化銦錫、摻氟氧化錫或摻鋁氧化鋅。