[發(fā)明專利]一種Dion-Jacobson相二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010947986.9
• 申請(qǐng)日: 2020-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114171685A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉生忠;張旭;趙奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): H01L51/48
• 分類號(hào): H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 張玉瑩;李馨

1.一種Dion-Jacobson相二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1，在導(dǎo)電基底上制備電子傳輸層；

步驟2，在保護(hù)氣氛下，稱取AX₂，A’X和MX₂原料，溶解于有機(jī)溶劑中，得到混合前驅(qū)體溶液；將所述前驅(qū)體溶液攪拌溶解2～10小時(shí)，待溶液完全澄清后過(guò)濾，得到鈣鈦礦溶液；

步驟3，在保護(hù)氣氛下，將所述鈣鈦礦溶液涂覆在電子傳輸層上，然后加熱退火，退火后，自然冷卻至室溫，得到深紅棕色的鈣鈦礦吸光層；

步驟4，在保護(hù)氣氛下，在鈣鈦礦吸光層上制備空穴傳輸層；

步驟5，在空穴傳輸層上制備背電極，得到所述DJ相二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池；

所述步驟2中，AX₂為(CH₂CH₂NH₃)₂I₂，C₆H₄(NH₃)₂I₂，C₆H₄(CH₂NH₃)₂I₂或C₄NH₂(CH₂NH₃)₂I₂，A’X為CH₃NH₃I或NH＝CHNH₃I；MX₂為PbI₂或SnI₂。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，

所述導(dǎo)電基底為FTO導(dǎo)電玻璃或ITO導(dǎo)電玻璃；

所述電子傳輸層為TiO₂，SnO₂，ZnO或WO₃；

所述的空穴傳輸層為Spiro-OMeTAD，PTAA或P3HT；

所述的背電極為金電極、銅電極或碳電極。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合前驅(qū)體溶液中，AX₂，A’X和MX₂摩爾比例為1:X-1:X，其中，X值為1～10，所述混合前驅(qū)體溶液濃度為0.4～1.5mol/L。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述有機(jī)溶劑為N,N-二甲基甲酰胺、γ-丁內(nèi)酯、二甲基亞砜和N-甲基-2-吡咯烷酮中的至少一種；所述步驟2和步驟3中，保護(hù)氣氛為惰性氣體，優(yōu)選氮?dú)饣驓鍤狻?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，鈣鈦礦溶液的涂覆方式為：將鈣鈦礦溶液直接旋涂到電子傳輸層上；

或者，將鈣鈦礦溶液旋涂到電子傳輸層上，在旋涂過(guò)程中加入反溶劑；

或者，先將電子傳輸層加熱，再將鈣鈦礦溶液旋涂到電子傳輸層上。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，

所述反溶劑為氯苯、甲苯、甲酸甲酯、乙酸乙酯中的至少一種；

電子傳輸層的加熱溫度為50-200℃，加熱時(shí)間為2min～20min；

所述鈣鈦礦溶液的旋涂為一次完成或兩次完成；旋涂速率為100～9000rpm/min；旋涂時(shí)間為3～200s。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中，退火溫度為50～150℃，退火時(shí)間為5～120min。

8.一種權(quán)利要求1-7任一所述的方法制備的DJ相二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的DJ相二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦吸光層為AA’_n-1M_nX_3n+1型，其中，n為1～10。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的DJ相二維鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦吸光層的厚度為100nm～1μm；所述AA’_n-1M_nX_3n+1型鈣鈦礦為多晶薄膜。