[發明專利]一種鈣鈦礦太陽電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202010139725.4
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111341917A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 張軍
• 申請（專利權）人: 張軍
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)提供一透明基底，在所述透明基底的上表面形成一凹槽，并在所述透明基底上形成多個第一貫穿孔和多個第二貫穿孔，其中，所述凹槽具備一個底面和四個側面，相對設置的第一、第三側面與所述底面的夾角均為120°-150°，相對設置的第二、第四側面與所述底面的夾角為90°；

2)接著在所述第一貫穿孔和第二貫穿孔中沉積導電材料以分別形成第一導電通孔和第二導電通孔，接著在所述透明基底的上表面形成一完全覆蓋所述凹槽的底面的透明導電層，并在所述第一、第三側面上形成多個金屬條，每個金屬條均與所述透明導電層電連接，且延伸穿過所述第一側面或所述第三側面而到達所述透明基底的上表面，以使得所述金屬條與所述第一導電通孔接觸，且在所述第二、第四側面上不存在透明導電材料和金屬材料；

3)利用掩膜在所述第一側面和所述第三側面上形成第一絕緣介質層，所述第一絕緣介質層進一步延伸到所述透明基底的上表面，以確保所述第一絕緣介質層完全覆蓋所述金屬條；

4)接著在所述凹槽的底面制備空穴傳輸層；

5)接著在所述空穴傳輸層上旋涂鈣鈦礦前驅體溶液，接著進行退火處理，以形成鈣鈦礦功能層；

6)接著在所述鈣鈦礦功能層上制備電子傳輸層；

7)接著在所述電子傳輸層上制備金屬電極；

8)接著利用掩膜在所述透明基底的上表面形成第二絕緣介質層；

9)接著利用蝕刻工藝刻蝕所述第二絕緣介質層，以暴露所述金屬電極以及所述第二導電通孔；

10)接著利用蒸鍍金屬導電層以電連接所述金屬電極與所述第二導電通孔。

11)接著在所述透明基底的上表面制備鈍化層，接著在所述鈍化層上制備反射層。

2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于：在所述步驟2)中，所述導電材料為銅、鋁、銀、鐵中的一種或多種，所述透明導電層的材料為ITO或FTO，所述透明導電層的厚度為100-300納米，所述金屬條的材質為銀、銅以及鋁中的一種或多種，所述金屬條的厚度為80-150納米，在所述第一側面以及所述第三側面上的金屬條的個數均為3-6個，且多個所述金屬條平行排列。

3.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于：在所述步驟3)中，所述第一絕緣介質層的材質為氮化硅、氧化硅、氧化鋁、氧化鋯中的一種或多種。

4.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于：在所述步驟4)中，形成空穴傳輸層的具體步驟為：將100-150mg的乙酸鎳加入到5-10ml的乙醇中，并加入適量的乙醇胺，攪拌過濾后而配置成空穴傳輸層前驅體溶液，將其旋涂在所述透明導電層上，然后進行高溫退火，以形成氧化鎳空穴傳輸層。

5.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：在所述步驟5)中，形成鈣鈦礦功能層的具體步驟為：首先配置鈣鈦礦前驅體溶液，將碘甲胺和氯化鉛以摩爾比為3：1的條件混合，并按30-45％的質量濃度溶于DMF中，在70℃下攪拌12小時，過濾后加入質量分數為0.5-2.5wt％的1-乙基氯化吡啶離子液體為添加劑而配置成鈣鈦礦前驅體混合溶液，旋涂鈣鈦礦前驅體混合溶液的轉速為2500-3500轉/分鐘，旋涂鈣鈦礦前驅體溶液的時間為50-100秒，接著在80℃的溫度下熱處理5-15分鐘，接著以升溫速率為10-20℃/分鐘的條件下升溫至100℃，接著再熱處理20-30分鐘，以得到所述鈣鈦礦功能層。

6.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于：在所述步驟6)中，形成電子傳輸層的具體步驟為：在所述鈣鈦礦功能層上旋涂PCBM溶液，所述PCBM溶液中PCBM的濃度為10-25mg/ml，旋涂的轉速為1200-3000轉/分鐘，旋涂的時間為0.5-1分鐘；在所述步驟7)中，所述金屬電極材料為鋁，所述金屬電極的厚度為100-200納米。

7.根據權利要求6所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于：還包括在所述電子傳輸層和所述金屬電極之間形成碳酸銫電極修飾層，所述碳酸銫電極修飾層的厚度為2-5納米。