[發(fā)明專利]基于雙鈣鈦礦材料的太陽能電池及制備方法

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• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111987222A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設計）人: 常晶晶;林珍華;王璐;蘇杰;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;黎漢華

1.一種基于雙鈣鈦礦材料的太陽能電池，自下而上包括透明導電襯底(1)、電子傳輸層(2)、鈣鈦礦吸光層(3)、空穴傳輸層(4)和金屬電極(5)，其特征在于，鈣鈦礦吸光層(3)采用無毒鉛元素的雙鈣鈦礦材料，以提高太陽能電池穩(wěn)定性。

2.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，所述雙鈣鈦礦材料為A₂B^ⅠB^ⅢX₆結構，A為一價陽離子，B^Ⅰ為一價金屬陽離子，B^Ⅲ為三價金屬陽離子，其中一價陽離子A采用K⁺、Rb⁺、Cs⁺中的任意一種離子及任意幾種離子的組合；一價金屬陽離子B^Ⅰ采用Cu⁺、Ag⁺、Au⁺、Li⁺、Na⁺、K⁺、Rb⁺、Cs⁺、In⁺中的任意一種離子及任意幾種離子的組合；三價金屬陽離子B^Ⅲ采用As³⁺、Bi³⁺、Rh³⁺、Sb³⁺、Cr³⁺、Co³⁺、Ga³⁺、Fe³⁺、Ru³⁺、In³⁺、Ir³⁺、Au³⁺、Y³⁺中的任意一種離子及任意幾種離子的組合；一價鹵素陰離子X采用Cl^-、Br^-、I^-中的任意一種離子及任意幾種離子的組合。

3.根據(jù)權利要求1所述的太陽能電池，其特征在于，透明導電襯底(1)采用氧化銦錫ITO或氟摻雜氧化錫FTO材料。

4.一種以雙鈣鈦礦材料為吸收層的鈣鈦礦太陽能電池制備方法，其特征在于，包括如下：

1)選用透明導電襯底，并進行預處理：

2)采用旋涂法將電子傳輸層前驅(qū)體溶液旋涂于預處理后的襯底上，再對旋涂后的襯底進行退火處理，得到制備好的電子傳輸層；

3)配制雙鈣鈦礦溶液：

一步法旋涂溶液：將AX粉末、B^ⅠX粉末、B^ⅢX₃粉末按照2：1：1的比例溶于二甲基亞砜DMSO、γ-丁內(nèi)酯GBL、異丙醇IPA的一種或多種有機溶液中，并在熱臺攪拌形成雙鈣鈦礦A₂B^ⅠB^ⅢX₆溶液，用于一步法旋涂；

兩步旋涂溶液：先將B^ⅠX粉末、B^ⅢX₃粉末按1：1的比例溶于二甲基甲酰胺DMF有機溶液中得到B^ⅠX、B^ⅢX₃的前驅(qū)體溶液，再將AX粉末溶于二甲基亞砜DMSO、γ-丁內(nèi)酯GBL異丙醇IPA的一種或多種有機溶液中，得到AX的前驅(qū)體溶液；該B^ⅠX、B^ⅢX₃的前驅(qū)體溶液和AX的前驅(qū)體溶液用于兩步法旋涂；

4)采用一步法或者兩步法，將與其對應的溶液涂布于制備好的電子傳輸層上，并對旋涂后的器件進行退火處理，得到制備好的鈣鈦礦吸收層；

5)采用旋涂法將空穴傳輸層溶液沉積在制備好的鈣鈦礦吸收層上，得到空穴傳輸層；

6)使用真空鍍膜儀，將金屬電極蒸鍍在空穴傳輸層上,得到制備好的金屬電極，完成鈣鈦礦太陽能電池的制備。