[發明專利]基于胺化合物添加CsPbBr3

有效

• 申請號: 202010051409.1
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111146300B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 賀本林;朱景偉;鞏澤坤
• 申請（專利權）人: 中國海洋大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0392;H01L31/0445;H01L31/18
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明提供了基于胺化合物添加CsPbBr₃的無機鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法和應用，本發明具體是在FTO導電玻璃上制備電子傳輸層，然后在其表面旋涂添加胺化合物的溴化鉛溶液，再多次旋涂溴化銫溶液，制得高質量的鈣鈦礦薄膜，最后刮涂碳漿料作為背電極，組裝成無機鈣鈦礦太陽能電池。本發明中通過在溴化鉛溶液中添加胺化合物，延緩了CsPbBr₃晶粒的結晶和生長速度，獲得了大晶粒尺寸且致密均勻的鈣鈦礦薄膜，另外胺化合物可以有效鈍化鈣鈦礦薄膜表面及內部的缺陷，并提高電池界面能級匹配，從而抑制電荷復合，提升電池的光伏性能。本發明具有制備方法簡單易行、成本低廉、可重復性高、高溫高濕環境下穩定性突出等優點。

技術領域

本發明屬于新材料技術以及新能源技術領域，特別是涉及到添加劑工程基于胺化合物添加CsPbBr₃的無機鈣鈦礦太陽能電池及在作為電池組件中的應用。

背景技術

目前有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已達25.2％，鈣鈦礦或將代替晶硅，成為太陽能電池“新寵”。但其仍存在很多問題，如雜化鈣鈦礦太陽能電池含有價格昂貴的有機成分，而且其在高溫、高濕環境下長期穩定性較差，這嚴重影響了它的商業化進程。通過用無機銫離子取代有機離子制備的無空穴、碳基CsPbBr₃全無機鈣鈦礦因其制備過程簡單，成本低廉，且在效率和長期運行穩定性之間形成了一個最佳平衡點，成為了光伏領域的研究熱點。

傳統多步液相加熱法制備出的CsPbBr₃晶粒的成核及生長速度過快，不利于鈣鈦礦晶體的充分形成，且薄膜內部和表面的缺陷態密度較高，造成了嚴重的電荷復合，限制了電池光電轉換效率的提升。基于以上兩個問題，尋找一種既可以影響鈣鈦礦晶體的結晶動力學，又能同時鈍化薄膜缺陷的添加劑，基于添加劑工程制備高性能無機鈣鈦礦太陽能電池具有重要的理論意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的在于提供了基于胺化合物添加CsPbBr₃的無機鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法和應用，本發明可以獲得制備方法簡單、成本低廉、鈣鈦礦薄膜質量突出、電池光伏性能優良且具有長期運行穩定性的無機鈣鈦礦太陽能電池，加速鈣鈦礦太陽能電池的商業化應用進程，具有重要的現實意義和經濟價值。

為實現上述發明目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明提供了一種基于胺化合物添加CsPbBr₃的無機鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，它包括以下步驟：

(1)、配制所需的各種溶液：濃度為0.1～1mol/L的鈦酸異丙酯乙醇溶液，濃度為0.05～0.1 g/mL的二氧化鈦漿料，濃度為0.01～0.05mol/L的四氯化鈦水溶液；添加了不同摩爾比例胺化合物的濃度為1～2mol/L溴化鉛DMF溶液(0.5-5％)，濃度為0.05～0.1mol/L的溴化銫甲醇溶液；

(2)、將上述配制好的鈦酸異丙酯的乙醇溶液以7000轉/分的速度在已刻蝕且清洗干凈的FTO 基底上旋涂30秒，然后高溫煅燒制得致密二氧化鈦層；

(3)、將上述配制好的二氧化鈦漿料以2000轉/分的速度在步驟(2)中得到的致密二氧化鈦層旋涂30秒，然后高溫煅燒制得二氧化鈦薄膜；

(4)、將步驟(3)制得的二氧化鈦薄膜浸泡在上述配制好的四氯化鈦溶液中，經水浴加熱浸泡后，依次用水、無水乙醇清洗干凈，然后高溫煅燒制得介孔二氧化鈦薄膜；

(5)、將上述配制的添加不同比例胺化合物的溴化鉛DMF溶液旋涂在步驟(4)制備的薄膜表面，然后加熱；

(6)、將上述配制的溴化銫甲醇溶液旋涂在步驟(5)中制備的溴化鉛薄膜表面，高溫加熱，并多次重復此步驟，制備得到高質量的CsPbBr₃鈣鈦礦吸光層；