[發明專利]一種采用羰基小分子作為添加劑的全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202010055484.5
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111223994B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 張堅;陳琨;劉建
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;莫瑤江

本發明公開了一種采用羰基小分子作為添加劑的全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池，該太陽能電池設置在襯底上，由下而上包括襯底上依次層疊設置的陰極層、氧化物致密層、多孔電子傳輸層、多孔阻隔層、多孔陽極層，鈣鈦礦薄膜填充各多孔層中，通過在鈣鈦礦前驅體溶液中引入羰基小分子添加劑作為鈣鈦礦結晶的鈍化劑、交聯劑，鈍化了鈣鈦礦的碘缺陷，增加了鈣鈦礦薄膜的結晶度，提升了鈣鈦礦薄膜的成品率，并能顯著的提升全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池的效率。

技術領域：

本發明涉及一種采用羰基小分子作為添加劑的全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術：

經濟越高速的發展，就越離不開能源的大量供給，當今世界氣候變暖，環境惡化等問題一直未能得到有效解決，傳統化石能源的快速消耗也是我們面臨的一個巨大挑戰，因此未來人類的高速發展必然對環境友好型能源有更大的需求。太陽能取之不盡用之不竭，在使用中亦不產生溫室氣體和二次污染，能滿足對新型可再生清潔能源的基本需求。以光生伏打效應為原理的太陽能電池能將太陽能直接轉換成電能，這有利于能源的傳輸和存儲，可適應當今的能源結構，是解決人類能源危機最具潛力的技術之一。

鈣鈦礦是一種ABX₃型光敏半導體材料，其中A為有機陽離子或無機陽離子，如甲胺、甲脒、銫和銣等，B一般為二價無機陽離子，如鉛、錫和鍶等，X為一價無機陰離子或聚合陰離子團，如氟、氯、溴、碘和硼氟酸根等。鈣鈦礦具有吸光系數高，載流子傳輸壽命長，帶隙可調整和光吸收波長范圍廣的優點，能吸收更多光子，自身也能起到傳輸電荷的作用。

自2009年鈣鈦礦太陽能電池第一次以MAPbI₃作為光敏吸收層，短短10年，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率已經從3.8％迅速攀升到25.2％，在光電轉換效率方面已經可以媲美傳統商用太陽能電池。但是，傳統的鈣鈦礦太陽能電池仍然存在工藝復雜難以批量生產、每片電池器件相對獨立，取決于每次的操作過程、不易于制造均勻的大面積電池器件和需要使用昂貴的空穴材料，貴金屬做電極材料，成本相對較高等不可避免的問題，難以工業生產和實際商用。

發明內容：

本發明的目的是提供一種采用羰基小分子作為添加劑的全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，通過在鈣鈦礦前驅體溶液中引入羰基小分子添加劑作為鈣鈦礦結晶的鈍化劑、交聯劑，鈍化了鈣鈦礦的碘缺陷，增加了鈣鈦礦薄膜的結晶度，提升了鈣鈦礦薄膜的成品率，并能顯著的提升全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池的效率。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種采用羰基小分子作為添加劑的全印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池，該太陽能電池設置在襯底上，由多層薄膜堆疊構成，由下而上包括襯底上依次層疊設置的陰極層、氧化物致密層、多孔電子傳輸層、多孔阻隔層、多孔陽極層，鈣鈦礦薄膜填充各多孔層中，所述鈣鈦礦薄膜具有ABX₃結構，ABX₃結構中A為甲胺、甲脒、銫、銣中的一種以上，B為二價鉛、二價錫、二價鍶中的一種以上，X為鹵族元素氟、氯、溴、碘中的一種以上，鈣鈦礦薄膜的前驅體溶液中引入羰基小分子添加劑；所述羰基小分子添加劑為碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、乙酸己酯、丙酸丁酯、異丁酸異戊酯、碳酸甘油酯、碳酸二乙酯、乙酸異丁酯、羅丹寧、4,5-二氯-1,3-二氧五環-2-酮、4-氟-1,3-二氧戊環-2-酮、4,4,5,5-四氯-1,3-1,3-二氧戊環-2-酮、2(5H)-呋喃酮、5-甲基二氫呋喃-2(3H)-酮、(二甲氨基)乙醛縮二甲醛的一種及以上。

所述襯底為玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚對萘二甲酸乙二醇酯中的一種。