[發(fā)明專利]一種提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010411955.1
• 申請(qǐng)日: 2020-05-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111599923A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;廖健淞;楊潔;陳濤;白濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L51/48
• 分類號(hào): H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提出一種提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率的方法，所述方法是在ITO玻璃基底上沉積一層鋰鎂重?fù)诫s氧化鎳作為空穴傳輸層，然后在表面分別旋涂鈣鈦礦前驅(qū)體溶液A和摻雜前驅(qū)體溶液，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液A由甲胺碘與碘化鉛加入DMF溶劑混合均勻而制得，所述摻雜前驅(qū)體溶液是在甲胺碘、碘化鉛和DMF溶劑制得的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液B中加入硝酸鉍、溴化鉀和胍基催化劑而制得。本發(fā)明提供的方法通過(guò)在原有生長(zhǎng)晶體的工藝上加入二次生長(zhǎng)工藝，形成雙層結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦吸收層，從而有效提高鈣鈦礦內(nèi)部的載流子傳遞效率，從而提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率的方法。

背景技術(shù)

眾所周知，能源問(wèn)題材料科技發(fā)展的一大動(dòng)力，可再生能源的循環(huán)利用成為當(dāng)今社會(huì)日益凸顯的重要需求，對(duì)于太陽(yáng)能的利用更是首當(dāng)其沖。太陽(yáng)能電池作為清潔的能源從上世紀(jì)50年代就一直是科研的熱點(diǎn)，包括如何提高光電轉(zhuǎn)化效率，如何降低成本市場(chǎng)化等等。至今太陽(yáng)能電池已發(fā)展到第四代，他們分別是第一代晶體硅太陽(yáng)能電池、第二代化合物薄膜太陽(yáng)能電池、第三代聚合物太陽(yáng)能電池和第四代光敏化太陽(yáng)能電池。近年來(lái)，市場(chǎng)逐漸對(duì)第三代的有機(jī)-無(wú)機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池（PSC）青睞有加。

鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽(yáng)能電池，屬于第三代太陽(yáng)能電池，也稱作新概念太陽(yáng)能電池。在接受太陽(yáng)光照射時(shí)，鈣鈦礦層首先吸收光子產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。由于鈣鈦礦材激子束縛能的差異，這些載流子或者成為自由載流子，或者形成激子。而且，因?yàn)檫@些鈣鈦礦材料往往具有較低的載流子復(fù)合幾率和較高的載流子遷移率，所以載流子的擴(kuò)散距離和壽命較長(zhǎng)。因此，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池具有更寬的吸收光譜，更高的載流子遷移率，更低的成本和更簡(jiǎn)單的生產(chǎn)方法，目前報(bào)導(dǎo)最高的光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)23.3%。

然而鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池n-i-p的正式結(jié)構(gòu)電池在使用過(guò)程中存在遲滯效應(yīng)，對(duì)電池的應(yīng)用造成很大影響，而反式的p-i-n結(jié)構(gòu)具有低溫成膜、無(wú)明顯遲滯效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，吸引了許多科研人員的關(guān)注。然而反式結(jié)構(gòu)的內(nèi)部存在缺陷，致使載流子傳遞效率低，影響了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。因此，對(duì)于鈣鈦礦吸收層的晶型結(jié)構(gòu)的調(diào)控以降低其內(nèi)部缺陷具有十分重要的實(shí)際意義。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01910226035.X公開(kāi)了一種鈣鈦礦層及其制備方法、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。上述制備方法，包括如下步驟：提供基體和鈣鈦礦溶液，所述鈣鈦礦溶液的沸點(diǎn)小于等于85℃；以及利用卷對(duì)卷工藝，將鈣鈦礦溶液涂布在基體上，之后干燥、退火，得到鈣鈦礦層。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01510400368.1公開(kāi)了一種鈣鈦礦膜的制備方法，包括以下步驟：將AX和PbX₂按照一定的化學(xué)計(jì)量比溶于一前驅(qū)體溶劑中，加熱至固體完全溶解，并攪拌形成鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；將鈣鈦礦前驅(qū)體溶液旋涂于一基片上，在開(kāi)始旋涂鈣鈦礦前驅(qū)體溶液后的一定時(shí)間內(nèi)滴入一輔助溶劑，并繼續(xù)旋涂鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，輔助溶劑與所述前驅(qū)體溶劑不互溶，且輔助溶劑的沸點(diǎn)低于所述前驅(qū)體溶劑的沸點(diǎn)；旋涂完畢后，去除所述前驅(qū)體溶劑，得到形貌均一致密無(wú)針孔的鈣鈦礦膜；該鈣鈦礦太陽(yáng)能電池所使用的鈣鈦礦層是利用所述鈣鈦礦膜的制備方法所制備。

為了降低反式PSC器件的晶型結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷，促進(jìn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的發(fā)展和應(yīng)用，有必要提出一種新型提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率的方法，進(jìn)而提高有效提高鈣鈦礦內(nèi)部的載流子傳遞效率，從而提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)目前反式PSC器件光電轉(zhuǎn)換效率較低的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率的方法，從而有效降低了鈣鈦礦吸收層的晶型結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺陷，提高了鈣鈦礦內(nèi)部的載流子傳遞效率，從而提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：