[發明專利]一種多巴胺螯合二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 202010179012.0
• 申請日: 2020-03-15
• 公開（公告）號: CN111211232B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 蘇海軍;劉聰聰;翟鵬;郭敏;張軍;劉林;傅恒志
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種多巴胺螯合二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，具體過程是：

步驟1，FTO導電襯底的預處理：

步驟2，制備多巴胺螯合二氧化鈦納米晶分散液：

將13.6mmol的四氯化鈦加入5mL無水乙醇中，攪拌混合，形成黃色透明的四氯化鈦醇解溶液；

將6.8～13.6mmol的3-鹽酸多巴胺加入到30mL的苯甲醇中，攪拌混合，獲得苯甲醇多巴胺配體溶液；

將得到的四氯化鈦醇解溶液加入到所述苯甲醇多巴胺配體溶液中，常溫攪拌均勻后，在80℃下攪拌4h制得多巴胺螯合二氧化鈦前驅液，其中苯甲醇多巴胺配體混合液與四氯化鈦醇解溶液的摩爾比為0.5～1；

對所述多巴胺螯合二氧化鈦前驅液離心、洗滌，得到尺寸為3nm的二氧化鈦納米晶；

將所述二氧化鈦納米晶10mg分散到1mL的無水乙醇中攪拌均勻，使多巴胺螯合二氧化鈦均勻分散在該無水乙醇中，得到多巴胺螯合二氧化鈦納米晶分散液；

步驟3，制備多巴胺螯合二氧化鈦電子傳輸層：

在經過預處理的FTO導電玻璃襯底上制備多巴胺螯合二氧化鈦電子傳輸層；

取60μL的多巴胺螯合二氧化鈦納米晶分散液滴加到所述經過預處理的FTO導電襯底上表面；使用勻膠機對所述FTO導電襯底上表面滴加的多巴胺螯合二氧化鈦納米晶分散液進行旋涂；勻膠機的轉速為3000～3600rpm，旋涂時長為30s；將所述經過旋涂的FTO導電襯底置于加熱臺上進行退火處理；退火溫度為150～180℃，退火時長為30～60min；常溫冷卻至室溫后臭氧清洗該FTO導電襯底15min；在所述FTO導電襯底上表面形成多巴胺螯合二氧化鈦電子傳輸層；所述二氧化鈦電子傳輸層的厚度為50～60nm；

步驟4，制備鈣鈦礦層：

所述鈣鈦礦層為FA_xMA_1-xPbBr_yI_3-y鈣鈦礦層，采用兩步旋涂法制備而成；具體是：

第一步，將碘化鉛混合溶液滴在所述多巴胺螯合二氧化鈦電子傳輸層上表面，使用勻膠機對多巴胺螯合二氧化鈦電子傳輸層上表面的碘化鉛混合溶液進行旋涂，得到碘化鉛薄膜；旋涂時勻膠機轉速為5000rpm，旋涂時長為20s；

第二步，在得到的碘化鉛薄膜上表面旋涂FA_xMA_1-xBr_yI_1-y溶液；旋涂時勻膠機轉速為4000rpm，旋涂時長為30s，最后，形成FA_xMA_1-xPbBr_yI_3-y鈣鈦礦薄膜；

將所述制備有FA_xMA_1-xPbBr_yI_3-y鈣鈦礦薄膜的FTO導電襯底置于加熱臺上100℃退火1h，形成厚度為490nm的FA_xMA_1-xPbBr_yI_3-y鈣鈦礦吸收層；

步驟5，空穴傳輸層的制備：

所述空穴傳輸層為2，2，7，7′-四[N，N′-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺環二芴；

將2，2，7，7′-四[N，N′-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺環二芴氯苯溶液滴到步驟4中得到的FA_xMA_1-xPbBr_yI_3-y鈣鈦礦吸收層的上表面；使用勻膠機對該FA_xMA_1-xPbBr_yI_3-y鈣鈦礦吸收層的上表面的2，2，7，7′-四[N，N′-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺環二芴氯苯溶液進行旋涂；旋涂時，勻膠機轉速為4000rpm，旋涂時長為30s，得到2，2，7，7′-四[N，N′-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺環二芴的薄膜，再將制備有2，2，7，7′-四[N，N′-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺環二芴的薄膜的FTO導電襯底在干燥箱中干燥8h，在干燥箱中常溫干燥8h，獲得厚度為200nm的2，2，7，7′-四[N，N′-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺環二芴空穴傳輸層；

步驟6，蒸鍍金屬對電極：

將所述制備有2，2，7，7′-四[N，N′-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9，9′-螺環二芴空穴傳輸層的FTO導電襯底置于高真空熱蒸發鍍膜機中，采用常規的熱蒸發工藝在所述空穴傳輸層的表面蒸鍍銀電極，所述蒸發的速率為0.3nm/s，該銀電極即為金屬對電極；所述金屬對電極的厚度為80nm；

至此，得到多巴胺螯合二氧化鈦的鈣鈦礦太陽能電池。