[發明專利]硫代乙酰胺修飾TiO2

在審

• 申請號: 202010907085.7
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN111987224A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 李亞峰;王晶晶;魏明燈
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 林文弘;蔡學俊

本發明提供了一種硫代乙酰胺修飾TiO₂介孔層在鈣鈦礦太陽能電池中的應用，在TiO₂介孔層和鈣鈦礦層之間加入一層修飾層硫代乙酰胺，然后用于組裝鈣鈦礦太陽能電池。TAA修飾TiO₂介孔層既可以鈍化氧空位，又可以與未配位的Pb²⁺發生作用，雙重鈍化，提高鈣鈦礦太陽能電池的光電性能，而且TAA材料價格低廉易得，器件制備工藝簡單，應用前景廣。

技術領域

本發明屬于太陽能電池領域，具體涉及一種硫代乙酰胺修飾TiO₂介孔層在鈣鈦礦太陽能電池中的應用。

背景技術

有機鉛鹵化物鈣鈦礦是一種有著優異的光電子性質和廣闊的發展前景的光電壓材料，如合適的能帶、較長的載流子擴散長度、弱的激子結合能及較高的吸收系數。短短數年，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從3.8%到如今已經超過25%，應用潛力巨大。但是，由于鈣鈦礦材料的離子特性和溶液制備方法，在鈣鈦礦薄膜的表面和界面容易形成大量缺陷態，這些缺陷態會導致器件內的電荷積累和復合，不利于電池的光伏性能。研究結果表明，MAPbI₃薄膜表面存在缺陷，這些缺陷是由于未配位的離子造成的。除此之外，TiO₂表面由于氧空位的存在，也有大量缺陷態形成。因此采用一些方法鈍化空位，降低缺陷態密度對于制備高性能的鈣鈦礦太陽能電池是必要的。從目前研究成果來看，大多文獻都是采取單一鈍化的方法來抑制缺陷態的生成，而且并未有關于使用硫代乙酰胺（TAA）修飾TiO₂介孔層來解決缺陷態問題的相關報道。我們采用在TiO₂介孔層和鈣鈦礦層之間加入一層修飾層硫代乙酰胺，由于其中的S原子可以同時和鈣鈦礦材料中的Pb以及TiO₂中的Ti發生作用，從而達到雙重鈍化的目的，進而提高電池的光電性能。

目前還尚未有硫代乙酰胺修飾TiO₂介孔層在鈣鈦礦太陽能電池中的應用的相關專利報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種硫代乙酰胺修飾TiO₂介孔層在鈣鈦礦太陽能電池中的應用。采用簡單的旋涂法在TiO₂介孔層上沉積硫代乙酰胺（TAA）修飾層，然后制備鈣鈦礦吸光層，最后用于組裝鈣鈦礦太陽能電池。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種硫代乙酰胺修飾TiO₂介孔層在鈣鈦礦太陽能電池中的應用：在TiO₂介孔層和鈣鈦礦層之間加入一層修飾層硫代乙酰胺，然后用于組裝鈣鈦礦太陽能電池。

具體包括如下步驟：

（1）將硫代乙酰胺溶于異丙醇中，配制成0.05 M~0.2 M的硫代乙酰胺溶液，將硫代乙酰胺溶液旋涂在TiO₂介孔層上，轉速為4000 rpm，旋涂時間為30 s，然后在100℃加熱10 min，得到硫代乙酰胺修飾層；

（2）在硫代乙酰胺修飾層上制備有機鉛鹵化物鈣鈦礦層和空穴傳輸層，最后鍍金電極，組裝成鈣鈦礦太陽能電池，測試光電性能。

優選的有機鉛鹵化物鈣鈦礦層為FA_0.85MA_0.17Pb_1.1Br_0.5I_2.7鈣鈦礦層。^[1]

本發明的優點及用途：TAA修飾TiO₂介孔層既可以鈍化氧空位，又可以與未配位的Pb²⁺發生作用，雙重鈍化，提高鈣鈦礦太陽能電池的光電性能，而且TAA材料價格低廉易得，器件制備工藝簡單，目前還未被應用到鈣鈦礦太陽能電池中。本發明首次提供了硫代乙酰胺修飾TiO₂介孔層用于鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。該方法原材料價格低廉易得，制備過程簡單，有良好的商業應用發展前景。