[發明專利]一種原位生長制備的鈣鈦礦太陽能電池

有效

• 申請號: 202010932606.4
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112133836B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 原浩博;張京;俞陸婷;章澤群;郭同輝;諸躍進
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 杭州五洲普華專利代理事務所(特殊普通合伙) 33260
• 代理人: 丁少華

本發明公開了一種原位生長制備的鈣鈦礦太陽能電池，包括導電玻璃層、氧化錫層、鈣鈦礦層、鈣鈦礦修飾層、空穴傳輸層以及金屬電極層，所述鈣鈦礦層為CH₃NH₃PbI₃多晶膜，鈣鈦礦修飾層為(CH₃NH₃)₃Sb₂I₉修飾層。使用了SbI₃修飾于CH₃NH₃PbI₃之上，在消除鈣鈦礦表面富余Ma⁺并且優化界面化學環境的同時，形成了弱p型的(CH₃NH₃)₃Sb₂I₉修飾層，與CH₃NH₃PbI₃多晶膜之間形成接觸電場。由于(CH₃NH₃)₃Sb₂I₉具有與CH₃NH₃PbI₃相匹配的價帶能級，導帶卻相差1eV，實現界面電荷的快速抽取，抑制了由于載流子回傳導致的界面復合。

【技術領域】

本發明涉及一種原位生長制備的鈣鈦礦太陽能電池，屬于鈣鈦礦太陽能電池領域。

【背景技術】

鈣鈦礦太陽能電池受到科研以及產業界的高度重視。相比于傳統單晶硅太陽能電池，以及染料敏化太陽能電池、有機太陽能電池等新型薄膜太陽電池，鈣鈦礦太陽能電池成本更加低廉，制備更加簡單，工藝更加多樣，可以滿足更加豐富的市場需求，同時具有很高的光電轉化效率。鈣鈦礦材料從2009年用于太陽能電池，初始效率為3.8％，直到最近，光電效率已經達到25.2％，發展速度極其迅速，創造了光伏領域的歷史。

目前，制備高質量晶體薄膜的技術已經基本成熟，但傳輸材料、電極與活性層之間仍有很大的能級不匹配。另一方面，由于鈣鈦礦晶格內部原子作用力較弱，經常會出現離子遷移，即一些元素會以離子的形式在晶體內移動，這種離子遷移的行為會是限制鈣鈦礦太陽能電池效率提升的一個最主要的原因，并且電極材料會通過離子遷移腐蝕活性層，對器件造成不可逆的損害。而由于傳統器件制備手段的局限，膜層之間仍然存在很多不可控的陷阱態以及由于電荷失配導致的局域電場，形成大量的復合中心，使器件的光電轉化效率大打折扣。同時，處于亞穩狀態的界面化學環境會使薄膜更易分解，失去光電活性。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題在于克服現有技術的不足而提供一種原位生長制備的鈣鈦礦太陽能電池，通過界面修飾來提高電池內部的內建電場，優化電荷傳輸，并且減少界面分解從而提高器件穩定性。

解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

一種原位生長制備的鈣鈦礦太陽能電池，包括導電玻璃層、氧化錫層、鈣鈦礦層、鈣鈦礦修飾層、空穴傳輸層以及金屬電極層，所述鈣鈦礦層為CH₃NH₃PbI₃多晶膜，鈣鈦礦修飾層為(CH₃NH₃)₃Sb₂I₉修飾層。

本發明所述(CH₃NH₃)₃Sb₂I₉修飾層的制備方法為，將SbI₃修飾液旋涂于CH₃NH₃PbI₃多晶膜上，以使SbI₃與富余CH₃NH₃⁺結合進行原位生長，以形成(CH₃NH₃)₃Sb₂I₉修飾層。