[發明專利]無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池及制作方法

在審

• 申請號: 202010733948.3
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111785787A
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 朱衛東;張澤陽;張春福;陳大正;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/06;H01L31/18
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)清洗FTO襯底：將FTO襯底依次放入Decon-90水溶液、去離子水、丙酮、酒精和去離子水中超聲清洗；

2)UV-O₃處理FTO襯底：將清洗過的FTO襯底放在UV-zone中處理；

3)在上述FTO襯底上制備PEIE單層子修飾層：將濃度為4-12mg/mL PEIE去離子水溶液在空氣環境中以3000rpm的轉速直接旋涂在UV-zone處理后的FTO襯底上，并置于空氣環境中的恒溫熱臺上退火；

4)在上述FTO/PEIE基底上制備CsPbIBr₂薄膜：將FTO/PEIE基底置于手套箱N₂環境中，使用勻膠機將制備的CsPbIBr₂溶液分兩階段旋涂于FTO/PEIE基底上，之后將旋涂后的FTO/PEIE基底放置于熱臺上退火，得到鈣鈦礦光活性層；

5)碳電極制備：在室溫環境下，使用絲網印刷的方法在鈣鈦礦光層CsPbIBr₂鈣鈦礦活性層上淀積導電的碳漿，進行低溫退火，得到牢固的碳電極陽極；自此完成鈣鈦礦太陽能電池的制備。

2.根據權利要求1所述的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟1)中，將FTO襯底超聲清洗15～20min。

3.根據權利要求1所述的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟2)中，將清洗過的FTO襯底放在UV-zone中處理30～40min。

4.根據權利要求1所述的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中，將PEIE去離子水溶液直接旋涂在FTO襯底上，置于空氣環境中的恒溫250℃熱臺上退火20min。

5.根據權利要求1所述的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中，CsPbIBr₂溶液的制備:取質量比為330mg的PbBr₂固體、27.8mg的PbCl₂固體和260mg CsI固體溶于1mL的二甲基亞砜溶液中混合，常溫下攪拌直至完全溶解。

6.根據權利要求1所述的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中，分兩階段旋涂，第一階段旋涂為在轉速為3000rpm旋涂30s；第二階段旋涂為在轉速為5000rpm旋涂80s。

7.根據權利要求1所述的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中，置于熱臺上，280℃退火10～20min。

8.根據權利要求1所述的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述步驟5)中，進行100℃低溫退火15min。

9.一種基于權利要求1-8任一項所述方法制備的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括自下而上依次分布的FTO襯底、FTO電極、PEIE修飾層和鈣鈦礦光活性層，在鈣鈦礦光活性層上方設有陽極，在FTO襯底上方設有陰極。

10.根據權利要求9所述的無電子傳輸層和空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述陰極采用FTO電極，FTO電極厚度為100nm；所述FTO襯底的厚度為1.5mm～2.5mm；

所述單層子修飾層采用PEIE材料，PEIE修飾層厚度為15nm～25nm；

所述鈣鈦礦光活性層采用CsPbIBr2，鈣鈦礦光活性層厚度為350～400nm；

所述陽極采用導電碳材料，碳電極厚度為5μm～10μm，面積為0.09cm²。