[發明專利]一種在微米級大絨面上鈣鈦礦太陽電池的制備方法

有效

• 申請號: 202010219294.2
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111370582B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 袁寧一;劉迪;丁建寧;徐一波;王書博
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: H10K71/40
• 分類號: H10K71/40;H10K71/00;H10K30/40;H10K30/50;H10K30/87;H10K85/50
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 劉卉

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種在微米級大絨面上制備鈣鈦礦太陽電池的方法，包括如下操作步驟：S1.在微米級絨面基底上制備電極，空穴或電子傳輸層；S2.在空穴傳輸層上制備碘化鉛/氯化鉛薄膜；S3.在配體蒸汽中處理碘化鉛?氯化鉛薄膜并在冷臺上降溫到N℃，得到配體?碘化鉛?氯化鉛薄膜；S4.在步驟S3得到的配體?碘化鉛?氯化鉛薄膜上涂布有機鹽溶液，然后在150℃干燥潔凈的空氣中退火；S5.制備電子或空穴傳輸層；S6.制備電極或者柵線電極；其中，5≤N≤15℃。本發明提供的在微米級大絨面上制備鈣鈦礦太陽電池的方法提高了鈣鈦礦薄膜的品質，并實現了大絨面的均勻覆蓋。

技術領域

本發明屬于涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種在微米級大絨面上鈣鈦礦太陽電池的制備方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池10年間其小面積實驗室效率從3.8%增長到25%，已經具備一定商業化價值。鈣鈦礦本身具有很多優點，如帶隙可調，載流子遷移率高等。特別是可以和窄帶隙電池構成疊層電池，理論預測可以達到更高的效率。在大尺度絨面上制備薄膜電池是一種提高薄膜太陽電池效率的重要手段。但是，目前基于高效的鈣鈦礦太陽電池都是利用溶液法加工的，如旋涂，刮涂和涂布，在具有絨面的表面形成良好覆蓋的鈣鈦礦薄膜存在困難，例如，在微米尺度的晶體硅表面，通過溶液法無法達到完整覆蓋的鈣鈦礦薄膜，在晶體硅電池表面的金字塔頂端會漏電，這為制備疊層電池帶來了挑戰。盡管真空共蒸鍍法可以解決絨面覆蓋的問題，但是，真空共蒸鍍法制備的鈣鈦礦薄膜源于無機鉛鹽和有機鹽蒸汽的直接反應，因而，其制備的薄膜缺陷較高，效率還遠遠低于基于溶液法制備的電池。

有鑒于上述現有的鈣鈦礦薄膜制備方法存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種在微米級大絨面上鈣鈦礦太陽電池的制備方法，解決了鈣鈦礦電池與硅電池形成疊層電池時，成膜困難的問題，降低了成核密度，提高了鈣鈦礦薄膜的品質，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有的鈣鈦礦薄膜制備方法存在的缺陷，而提供一種在微米級大絨面上鈣鈦礦太陽電池的制備方法，通過配體溶劑蒸汽處理結合冷凍的方法制備得到無機鉛鹽-配體薄膜，然后再涂布有機鹽，配體處理后的經過冷凍的無機鉛鹽薄膜與有機鹽反應速率被大大降低，降低了成核密度，提高了鈣鈦礦薄膜的品質，實現了均勻的絨面覆蓋，有產業上的利用價值。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種在微米級大絨面上鈣鈦礦太陽電池的制備方法，包括如下操作步驟：

S1.?在微米級絨面基底上制備電極，空穴或電子傳輸層；

S2.?在空穴或電子傳輸層上制備碘化鉛-氯化鉛薄膜；

S3.?在配體蒸汽中處理碘化鉛-氯化鉛薄膜并在冷臺上降溫到N℃，得到配體-碘化鉛-氯化鉛薄膜；

S4.?在步驟S3得到的配體-碘化鉛-氯化鉛薄膜上涂布有機鹽溶液，然后在150℃干燥潔凈的空氣退火，制得絨面覆蓋的鈣鈦礦薄膜；

S5.?在鈣鈦礦薄膜上制備電子（或空穴）傳輸層；

S6.?在電子（或空穴）傳輸層上制備電極；

其中，5≤N≤15℃。

將在配體蒸汽中處理碘化鉛-氯化鉛薄膜并在冷臺上降溫到5~15℃，若溫度小于5℃，則完全抑制了鉛鹽與有機鹽的反應，若溫度大于15℃，部分配體溶劑會在反應前揮發掉。因此，這種方式能夠有效維持配體-碘化鉛-氯化鉛復合薄膜的穩定性，并達到控制無機鉛鹽薄膜與有機鹽的反應速率的目的。

進一步的，冷凍時間為5分鐘。