[發明專利]鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202010691446.9
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111769197B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 段羽;王錦濤;崔義乾;陳琛;王振宇
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 長春中科長光知識產權代理事務所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種鈣鈦礦太陽能電池，包括從下至上依次制備的襯底、鈣鈦礦功能層、第二電荷傳輸層和背電極，所述鈣鈦礦功能層的結構通式為ABX₃；其中，A為CH₃NH₃⁺或NH₂CH=NH₂⁺，B為Pb²⁺，X為Cl^-、Br^-或I^-，其特征在于，還包括制備于所述襯底與所述鈣鈦礦功能層之間的用于使所述鈣鈦礦功能層形成梯度帶隙的復合電荷傳輸層；所述復合電荷傳輸層包括修飾材料，所述修飾材料為氟化銫或氟化銣；其中，氟離子與鈣鈦礦材料中的有機胺陽離子形成N-H…F氫鍵，與未配位的鉛離子形成Pb-F鍵；銫離子或銣離子自發地擴散進鈣鈦礦功能層中形成濃度梯度的擴散，并占據鈣鈦礦中A位陽離子的位置參與鈣鈦礦晶粒的生長，形成摻雜銣離子或銫離子的鈣鈦礦功能層，以改變鈣鈦礦功能層的帶隙，形成梯度帶隙的鈣鈦礦功能層。

2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述復合電荷傳輸層為一層或兩層；其中，

在所述復合電荷傳輸層為一層時，由修飾材料與金屬氧化物混合制備形成金屬氧化物電子傳輸層或金屬氧化物空穴傳輸層；在所述復合電荷傳輸層為兩層時，分別為第一電荷傳輸層和制備于所述第一電荷傳輸層上與所述鈣鈦礦功能層接觸且由修飾材料構成的修飾層；

以及，在所述復合電荷傳輸層與所述第一電荷傳輸層為金屬氧化物電子傳輸層時，所述第二電荷傳輸層為金屬氧化物空穴傳輸層；在所述復合電荷傳輸層與所述第一電荷傳輸層為金屬氧化物空穴傳輸層時，所述第二電荷傳輸層為金屬氧化物電子傳輸層。

3.一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、配制復合電荷傳輸層溶液，旋涂在襯底上，干燥后形成復合電荷傳輸層；所述復合電荷傳輸層溶液包括修飾層溶液，所述修飾層溶液為氟化銫溶液或氟化銣溶液；其中，氟離子與鈣鈦礦材料中的有機胺陽離子形成N-H…F氫鍵，與未配位的鉛離子形成Pb-F鍵；銫離子或銣離子自發地擴散進鈣鈦礦功能層中形成濃度梯度的擴散，并占據鈣鈦礦中A位陽離子的位置參與鈣鈦礦晶粒的生長，形成摻雜銣離子或銫離子的鈣鈦礦功能層，以改變鈣鈦礦功能層的帶隙，形成梯度帶隙的鈣鈦礦功能層；

S2、配制鈣鈦礦前驅體溶液，旋涂在所述復合電荷傳輸層上，在所述復合電荷傳輸層的修飾層溶液的作用下干燥后形成梯度帶隙的鈣鈦礦功能層；所述鈣鈦礦功能層的結構通式為ABX₃；其中，A為CH₃NH₃⁺或NH₂CH=NH₂⁺，B為Pb²⁺ ，X為Cl^-、Br^-或I^-；

S3、配制第二電荷傳輸層溶液，旋涂在所述鈣鈦礦功能層上，干燥后形成第二電荷傳輸層；

S4、在所述第二電荷傳輸層上放置掩膜版，送入蒸鍍倉內進行電極蒸鍍，形成背電極。

4.根據權利要求3所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，步驟S1的具體步驟包括：

S110、配制第一電荷傳輸層溶液，旋涂在襯底上，干燥后形成第一電荷傳輸層；

S120、配制修飾層溶液，旋涂在所述第一電荷傳輸層上，干燥后形成修飾層，所述第一電荷傳輸層與所述修飾層構成所述復合電荷傳輸層；

或者，步驟S1的具體步驟包括：

S101、配制第一電荷傳輸層溶液與修飾層溶液，將所述第一電荷傳輸層溶液與所述修飾層溶液混合后旋涂在所述襯底上，干燥后形成所述復合電荷傳輸層。