[發(fā)明專利]一種快速低成本制備商用鈣鈦礦薄膜的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010022553.2
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111211224A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薩德克·阿伯思;王楊潤乾;沈文忠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發(fā)明公開了一種快速低成本制備商用鈣鈦礦薄膜的方法，涉及鈣鈦礦太陽電池領(lǐng)域，所述方法包括：FTO玻璃清洗；在清洗干凈的所述FTO玻璃表面制備金屬鉛層；將含有所述金屬鉛層的所述FTO玻璃浸入甲基碘化銨/異丙醇溶液中制備所述鈣鈦礦薄膜。通過本發(fā)明的實(shí)施，不僅可以快速可控地實(shí)現(xiàn)金屬鉛層向鈣鈦礦薄膜的轉(zhuǎn)變，而且容易控制鈣鈦礦薄膜晶體尺寸，還很容易在柔性、大尺寸、粗糙的襯底上制備鈣鈦礦薄膜。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽電池領(lǐng)域，尤其涉及一種快速低成本制備商用鈣鈦礦薄膜的方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代太陽電池研究中，鈣鈦礦太陽電池(PSC)是一個(gè)獨(dú)特的類別，被視為新興光伏發(fā)電材料。鈣鈦礦太陽電池中的關(guān)鍵層—有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦光吸收層使其具有較高的能量轉(zhuǎn)換效率和較低的材料成本。近年來，人們對有機(jī)鉛鹵化鈣鈦礦太陽電池的興趣日益濃厚，研究日趨深入，使其功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)提高到了25％以上。甲基銨碘化鉛MAPbI₃(MA＝CH₃NH₃⁺)是一種很有前途的光伏材料，具有良好的帶隙、高吸收系數(shù)、長空穴—電子擴(kuò)散長度和優(yōu)良的載流子輸運(yùn)性能。制備MAPbI₃鈣鈦礦薄膜的方法有很多，如一步或兩步旋涂、熱蒸發(fā)、電化學(xué)沉積等。旋涂法僅適用于在平面基材上的小面積沉積，這將限制PSC的商業(yè)化。熱蒸發(fā)法需要高真空和高溫，這限制了成本效益和大規(guī)模生產(chǎn)。而對于電化學(xué)沉積法，將金屬鉛層以電化學(xué)方式轉(zhuǎn)化為MAPbI₃鈣鈦礦薄膜需要很長時(shí)間。

因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種通過低成本的制造工藝，為高效的PSC可控地快速地制備大規(guī)模、高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何低成本、可控地、快速地制備鈣鈦礦薄膜，并且可以應(yīng)用在柔性、大尺寸、粗糙的襯底上。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種快速低成本制備商用鈣鈦礦薄膜的方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1、FTO玻璃清洗；

步驟2、在清洗干凈的所述FTO玻璃表面制備金屬鉛層；

步驟3、將含有所述金屬鉛層的所述FTO玻璃浸入甲基碘化銨/異丙醇溶液中制備所述鈣鈦礦薄膜。

進(jìn)一步地，所述步驟1還包括：

步驟1.1、首先將所述FTO玻璃放置于超聲清洗機(jī)中，依次用去離子水、丙酮、異丙醇、乙醇各清洗15分鐘；

步驟1.2、然后將所述FTO玻璃置于紫外線下照射以去除有機(jī)污染，提高親水性。

進(jìn)一步地，所述步驟2還包括：

步驟2.1、將每37.5克的碘化鈉(NaI，99.99％)和每15ml亞甲基乙二醇叔丁基醚(ETB，99％)溶解于150ml異丙醇(2-propanol，99.9％)中，攪拌然后過濾取150ml澄清溶液；

步驟2.2、將每1.383克的碘化鉛(PbI₂，99.99％)加入150ml所述澄清溶液中攪拌至澄清；

步驟2.3、在電化學(xué)工作站中用恒電流法在所述FTO玻璃上沉積所述金屬鉛層；

步驟2.4、將制得的帶有所述金屬鉛層的所述FTO玻璃取出，用異丙醇(2-propanol，99.9％)沖洗并烘干。

進(jìn)一步地，所述步驟2.1中攪拌溫度為45℃，攪拌時(shí)間為3小時(shí)。

進(jìn)一步地，所述步驟2.3中所述恒電流法使用的電流為-3mA(相對開路)，通電時(shí)間為300s。

進(jìn)一步地，所述步驟3還包括：