[發明專利]一種空穴傳輸層的錫基鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202011033201.3
• 申請日: 2020-09-27
• 公開（公告）號: CN112186107B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 臺啟東;崔霞霞;王珍
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H10K30/10
• 分類號: H10K30/10;H10K30/80;H10K85/50;H10K71/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

1.一種基于高分散性且合成pH范圍較寬的氧化鎳納米顆粒空穴傳輸層的錫基鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述基于高分散性且合成pH范圍較寬的氧化鎳納米顆粒空穴傳輸層的錫基鈣鈦礦太陽能電池從下至上依次為透明導電玻璃、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層和電極；

所述空穴傳輸層為直徑為8-10nm的氧化鎳納米顆粒；

所述氧化鎳納米顆粒的制備方法如下：將一定量六水硝酸鎳溶解于去離子水中，制的深綠色前驅體溶液；然后用氨水調節前驅體溶液的pH值為5-9，氨水與硝酸鎳的摩爾比為1~5；所得前驅體溶液經陳化、離心、洗滌、干燥、燒結后得到為深黑色粉末的氧化鎳納米顆粒。

2.一種基于高分散性且合成pH范圍較寬的氧化鎳納米顆粒空穴傳輸層的錫基鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

將ITO玻璃清洗，吹干，制得ITO玻璃襯底；

制備氧化鎳納米顆粒空穴傳輸層；

制備錫基鈣鈦礦薄膜；

在鈣鈦礦層上制備電子傳輸層；

在電子傳輸層上制備金屬電極從而獲得太陽能電池；

所述氧化鎳納米顆粒的制備方法如下：將一定量六水硝酸鎳溶解于去離子水中，制的深綠色前驅體溶液；然后用氨水調節前驅體溶液的pH值為5-9，氨水與硝酸鎳的摩爾比為1~5；所得前驅體溶液經陳化、離心、洗滌、干燥、燒結后得到為深黑色粉末的氧化鎳納米顆粒。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，制備氧化鎳納米顆粒空穴傳輸層由氨水調節pH值。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法具體包括：

步驟1、制備氧化鎳納米顆粒分散液：將一定量六水硝酸鎳溶解于去離子水中，制的深綠色前驅體溶液；然后用氨水調節前驅體溶液的pH值，氨水與硝酸鎳的摩爾比為1~5；所得前驅體溶液經陳化、離心、洗滌、干燥、燒結后收獲深黑色粉末，將所得氧化鎳納米顆粒分散到去離子水與異丙醇的混合液中制得氧化鎳納米顆粒分散液；

步驟2、清洗并吹干ITO基底玻璃，制得ITO玻璃襯底；

步驟3、將步驟1制備的氧化鎳納米顆粒分散液涂布在ITO玻璃襯底上，制得空穴傳輸層；

步驟4、在空穴傳輸層上制備錫基鈣鈦礦吸收層；

步驟5、在錫基鈣鈦礦吸收層上制備電子傳輸層；

步驟6、在電子傳輸層上蒸鍍電極。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟1中將40~50mmol六水硝酸鎳溶解于100mL去離子水中；然后用的30%氨水調節前驅體溶液的pH值，將所得前驅體溶液陳化一夜，離心，用去離子水洗滌兩次，將所得產物真空干燥、燒結，將燒結后所得氧化鎳納米顆粒以5~10mg/mL濃度分散到去離子水與異丙醇體積比（3-4）：1的混合液中制得氧化鎳納米顆粒分散液；

所述前驅體溶液的離心速度為5000~7000rpm，離心時間為5~10min;真空干燥溫度為80~100℃，干燥時間為10~24h；干燥產物在200~400℃下燒結30~120min。

6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟3中通過旋涂法將氧化鎳納米顆粒分散液涂布在ITO基底上，并在加熱板上100~200℃范圍內退火處理10~30min；旋涂轉速為2000~4000rpm,旋涂時間為30~60s；

所述步驟4中，鈣鈦礦吸收層材料為ASnX₃或ASn_xPb_1-xX₃鈣鈦礦晶體，?A=Cs，甲基銨(MA)或甲醚胺(FA)；X=I或Br。

7.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟5中，將PCBM溶解于氯苯溶液中，制備濃度為20mg/mL的PCBM氯苯溶液，將PCBM氯苯溶液通過旋涂法旋涂在鈣鈦礦吸收層上，制得電子傳輸層，旋涂速度為1500~3000rpm，旋涂時間為40~60s。

8.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟6中，電極選用Ag或Al材料，電極厚度為100~200nm。

9.一種搭載權利要求1所述錫基鈣鈦礦太陽能電池的太陽能裝置。