[發(fā)明專利]一種錫基鈣鈦礦薄膜及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010433215.8
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111785837A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹昆;朱文靜;程陽鳳;陳淑芬;黃維
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種錫基鈣鈦礦薄膜及其制備方法和應(yīng)用，該薄膜包括有機脒分子和鈣鈦礦，鈣鈦礦種類為ASnX₃，其中A為CH₃NH₃⁺或NH₂CH＝NH₂⁺中的一種或兩種；X至少為I^?、Br^?或Cl^?中的一種；該薄膜的制備方法包括以下步驟：(S1)制備錫基鈣鈦礦前驅(qū)體溶液：將鈣鈦礦、有機脒分子溶解到有機溶劑中即得到錫基鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；(S2)將所述錫基鈣鈦礦前驅(qū)體溶液旋涂到襯底上并熱處理，即得到錫基鈣鈦礦薄膜；該薄膜能夠作為光吸收層應(yīng)用到太陽能電池中。該薄膜能夠有效抑制錫元素氧化，提高薄膜的結(jié)晶度和穩(wěn)定性，平整性好，有利于與空穴傳輸層接觸，減少在界面處的載流子復(fù)合，提高器件的光電轉(zhuǎn)化效率，原料廉價易得，制備方法簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鈣鈦礦薄膜及其制備方法與應(yīng)用，更具體地，涉及一種錫基鈣鈦礦薄膜及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

太陽能電池是一種利用光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能的器件，其中基于溶液法加工的有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池原料廉價、制備工藝簡單，認(rèn)證效率高達(dá) 25.2％，達(dá)到了與傳統(tǒng)晶硅太陽能電池相近的效率水平，但是此類鈣鈦礦太陽能電池含有有毒元素鉛，這大大地限制了它的商業(yè)化使用前景，而錫基鈣鈦礦太陽能電池是非鉛鈣鈦礦太陽能電池的一種，其毒性低，光電性能優(yōu)異，有望取代鉛鈣鈦礦太陽能電池，然而目前的錫基鈣鈦礦材料，穩(wěn)定性較差，錫元素易由+2 價氧化成+4價，造成材料的晶體結(jié)構(gòu)破壞，降低器件性能。因此，目前的錫基鈣鈦礦材料制備過程中需要嚴(yán)格控制材料制備過程的水氧條件，或者營造還原性氣體氛圍，增加了錫基鈣鈦礦太陽能電池的制備難度，制備成本較高，效果重復(fù)性較差。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)晶性好、穩(wěn)定性好、制備成本低的錫基鈣鈦礦薄膜，本發(fā)明的另一目的是提供該錫基鈣鈦礦薄膜的制備方法，本發(fā)明的另一目的是提供該錫基鈣鈦礦薄膜的應(yīng)用。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述一種錫基鈣鈦礦薄膜，包括有機脒分子和鈣鈦礦，鈣鈦礦種類為ASnX₃，其中A為CH₃NH₃⁺或NH₂CH＝NH₂⁺中的一種或兩種；X至少為I^-、Br^-或Cl^-中的一種。

其中，有機脒分子與鈣鈦礦的質(zhì)量比為0.1％-10％，優(yōu)選為0.5％-1.5％；有機脒分子結(jié)構(gòu)為：

其中，R1，R2，R3，R4各自獨立的選自H、OH、C1-C10的烷基、C1-C10 的烷氧基、C1-C10的酯基、C1-C10的羧基、C1-C10的醇羥基以及被上述任一基團取代的芳基或者雜芳基；R1和R4通過C2-C10的烷基或烷氧基連接成環(huán)； R2和R3通過C2-C10的烷基或烷氧基連接成環(huán)。

其中，有機脒分子結(jié)構(gòu)為：

其中，有機脒分子為1,8-二氮雜二環(huán)十一碳-7-烯。

本發(fā)明所述一種錫基鈣鈦礦薄膜的制備方法包括以下步驟：

(S1)制備錫基鈣鈦礦前驅(qū)體溶液：將鈣鈦礦、有機脒分子溶解到有機溶劑中即得到錫基鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，有機溶劑為DMF和DMSO中的一種或兩種，有機溶劑的摩爾濃度為0.5-1.5M；

(S2)將所述錫基鈣鈦礦前驅(qū)體溶液旋涂到襯底上并熱處理，即得到錫基鈣鈦礦薄膜。