[發(fā)明專利]一種具有平面結(jié)構(gòu)的高效鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

在審

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• 申請日: 2020-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN111416042A
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張青紅;趙宇;張歆;侯成義;王宏志;李耀剛
• 申請（專利權(quán)）人: 東華大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/00
• 代理公司: 上海泰能知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31233
• 代理人: 魏峯

本發(fā)明涉及一種具有平面結(jié)構(gòu)的高效鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。該方法包括：在導(dǎo)電玻璃(1)上依次形成電子傳輸層(2)、吸光層(3)、空穴傳輸層(4)、對電極(5)。該方法既可以大大節(jié)省制備成本及制備周期，又能夠有效提高鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率及穩(wěn)定性，具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能電池的制備領(lǐng)域，特別涉及一種具有平面結(jié)構(gòu)的高效鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)

鈣鈦礦太陽能電池是近年來備受關(guān)注的一種新興太陽能電池，由于制備成本低，制備工藝簡單，光電轉(zhuǎn)換效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛認(rèn)為是當(dāng)今最具發(fā)展?jié)摿Φ囊豁?xiàng)光伏技術(shù)。鈣鈦礦太陽能電池中的吸光層材料大多采用ABX₃(A＝CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺及Cs⁺等；B＝Pb²⁺和Sn²⁺等；X＝Cl^-、Br^-和I^-等)具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料。

目前，沉積鈣鈦礦薄膜的方法主要分為一步法和兩步法。其中，一步法在不使用具有毒性的反溶劑的情況下，不易控制鈣鈦礦的成核生長過程，造成薄膜覆蓋度和均勻性較差。為此，2013年，文獻(xiàn)“J.Burschka,N.Pellet,S.J.Moon,R.Humphry-Baker,P.Gao,M.K.Nazeeruddin and M.Sequential deposition as a route to high-performance perovskite-sensitized solar cells,Nature,2013,499,316–319.”首次通過兩步法制備出光電轉(zhuǎn)換效率為15％的鈣鈦礦太陽能電池。眾多研究表明兩步法更有利于制備高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜，并且可以為鈣鈦礦薄膜的改性優(yōu)化提供更多的選擇。但是兩步法仍熱存在亟待解決的問題，如制備的鈣鈦礦薄膜中會(huì)有PbI₂的殘留，薄膜內(nèi)部缺陷較多，這些都會(huì)造成嚴(yán)重的載流子復(fù)合以及遲滯現(xiàn)象，相比介孔結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池，這些問題在平面結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池中更為嚴(yán)重。

文獻(xiàn)“G.Chen,J.H.Zheng,L.L.Zheng et al,Crack-free CH₃NH₃PbI₃ layer viacontinuous dripping method for high-performance mesoporous perovskite solarcells,Applied Surface Science,2017,392,960-965.”“H.X.Sun,K.M.Deng,Y.Y.Zhu etal,A novel conductive mesoporous layer with a dynamic two-step depositionstrategy boosts efficiency of perovskite solar cells to 20％,AdvancedMaterials,2018,30,1801935.”“J.M.Bing,Jincheol Kim,M.Zhang et al,The impact ofa dynamic two-step solution process on film formation of Cs_0.15(MA_0.7FA_0.3)_0.85PbI₃ perovskite and solar cell performance,Small,2019,15,1804858.”均采用改進(jìn)的動(dòng)態(tài)連續(xù)沉積兩步法，通過在PbI₂前驅(qū)體溶液中引入DMSO、Cs等方法，有效減少了PbI₂的殘留，提高了鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量及電池器件的轉(zhuǎn)換效率。但是，以上研究均基于以TiO₂為電子傳輸層的介孔結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容