[發明專利]鈣鈦礦薄膜及其制作方法和應用

在審

• 申請號: 202011008327.5
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112126425A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 朱桂;范利生;安揚;陳偉中;田清勇;范斌
• 申請（專利權）人: 昆山協鑫光電材料有限公司;蘇州協鑫納米科技有限公司
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 趙世發

本發明公開了一種鈣鈦礦薄膜及其制作方法和應用。所述鈣鈦礦薄膜主要包括鈣鈦礦材料、三價金屬的鹵素化合物以及帶有末端官能團的硅烷，所述鈣鈦礦材料、三價金屬的鹵素化合物以及帶有末端官能團的硅烷的摩爾比為1200?1500：1?10：1?20。本發明實施例提供的鈣鈦礦薄膜能有效提高鈣鈦礦太陽能電池的效率及穩定性，減緩并抑制其磁滯效應。

技術領域

本發明涉及一種鈣鈦礦薄膜，特別涉及一種鈣鈦礦薄膜及其制作方法和應用，屬于光伏器件技術領域。

背景技術

近些年來，隨著研究的不斷深入，鈣鈦礦太陽能電池取得突飛猛進的發展，其效率由最初的3.8％增長到24％以上，被譽為“光伏領域的新希望”。

鈣鈦礦材料具有由有機鹵化物和金屬鹵化物鹽形成的ABX₃晶體結構，A一般為甲胺基(CH₃NH₃)，B為二價金屬離子(如Pb²⁺或Sn²⁺)，X為氯、溴、碘等鹵素陰離子。最常見的鈣鈦礦材料是碘化鉛甲胺(CH₃NH₃PbI₃)，它的帶隙約為1.5eV，消光系數高，幾百納米厚薄膜就可以充分吸收800nm以下的太陽光。同時，鈣鈦礦太陽能電池包括很多種結構：介觀結構、介觀超結構、平面n-i-p型及平面p-i-n型結構。盡管電池的結構多樣化，制備方法也很多，但如何制備高質量的鈣鈦礦薄膜，提高結晶性，減少內部缺陷孔洞，提升器件效率一直是研究人員努力的方向。傳統的無摻雜或鈍化的鈣鈦礦層內部晶粒較小，缺陷較多，制備出的器件效率較低。有研究人員嘗試通過在鈣鈦礦薄膜內摻雜一種添加劑的方式以提升器件效率，但其作用非常有限。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種鈣鈦礦薄膜及其制作方法和應用，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例一方面提供了一種用于制作鈣鈦礦薄膜的組合物，其包括鈣鈦礦材料、三價金屬的鹵素化合物以及帶有末端官能團的硅烷，所述鈣鈦礦材料、三價金屬的鹵素化合物以及帶有末端官能團的硅烷的摩爾比為1200-1500：1-10：1-20。

進一步的，所述三價金屬的鹵素化合物包括SbCl₃、SbBr₃、InCl₃、InBr₃中的任意一種或兩種以上的組合，但不限于此。

進一步的，所述帶有末端官能團的硅烷包括R(CH₂)_nSi(OCH₃)₃，R包括甲基、氰基或巰基，n為1-10。

進一步的，所述鈣鈦礦材料為MAPbI₃，MA包括CH₃NH₃⁺。

進一步的，所述帶有末端官能團的硅烷包括下列化合物中的任意一種或兩種以上的組合：

，但不限于此。

本發明實施例另一方面還提供了一種鈣鈦礦薄膜的制作方法，其包括：

提供包含所述組合物的前驅體溶液；

將所述前驅體溶液均勻涂布在基底上，之后進行干燥、退火處理，所述退火處理的溫度為120-150℃、時間為10-30min，從而形成鈣鈦礦薄膜。

進一步的，所述前驅體溶液包含1.2-1.5mol/L鈣鈦礦材料、1-10mmol/L三價金屬的鹵素化合物以及1-20mmol/L帶有末端官能團的硅烷。

本發明實施例另一方面還提供了由所述制作方法制作形成的鈣鈦礦薄膜。