[發明專利]一種鈣鈦礦太陽能電池電荷傳輸層材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202011238677.0
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112366277A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 孟祥偉
• 申請（專利權）人: 浙江倪阮新材料有限公司
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;C09D179/02;C09D133/12;C09D125/06
• 代理公司: 杭州研基專利代理事務所(普通合伙) 33389
• 代理人: 祁文鵬

本發明公開了一種鈣鈦礦太陽能電池電荷傳輸層材料及其制備方法，該電荷傳輸層材料為ITO玻璃上的NiOx納米晶涂層上再選涂一層聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚[雙(4?苯基)(2,4,6?三甲基苯基)胺(PTAA)和聚苯乙烯(PS)混合有機旋涂層對其進行修飾。其制備方法包括將硝酸鎳加入到去離子水中，攪拌，滴加氫氧化鈉調節pH值，過濾，干燥，煅燒，得到NiOx納米晶；將NiOx納米晶加入到乙二胺中，攪拌，旋涂到ITO玻璃上，退火；將聚甲基丙烯酸甲酯、聚[雙(4?苯基)(2,4,6?三甲基苯基)胺和聚苯乙烯加入到甲苯溶液中，旋涂在NiOx納米晶襯底的ITO玻璃上，得到電荷傳輸層材料。本發明電荷傳輸層材料與鈣鈦礦層的能級更加匹配，減少了能量損失，利于電荷傳輸進而提高其光電轉換效率。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種鈣鈦礦太陽能電池電荷傳輸層材料及其制備方法。

背景技術

有機-無機雜化鈣鈦礦材料因其優異的光電性能、低成本和溶液可加工性等優點而備受關注。自Mihasaka等首次將鈣鈦礦材料引入光伏領域以來，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率迅速提升，達到了25.2％的最新認證紀錄，接近其理論極限。在將這種技術從實驗室轉化為商業產品時，低成本、高效率和高穩定性是需要考慮的關鍵指標。

鈣鈦礦太陽能電池的穩定性受多種因素影響，主要分為內部因素和外部因素。內部因素主要包括鈣鈦礦材料本身的不穩定性以及鈣鈦礦與電荷傳輸層之間界面的不穩定性。采用金屬氧化物等無機電荷傳輸材料已被證明是提高器件穩定性的有效方法。金屬氧化物可以在低溫下通過蒸鍍或者通過相應前驅體溶液和納米晶分散液制備，工藝簡單、成本低，而且金屬氧化物材料具有較高的載流子遷移率和良好的穩定性，因此得到廣泛的研究。近年來，一些研究小組試圖用無機材料(如：CuSCN、CuI和NiOx)代替這些有機傳輸層作為電荷傳輸層。電荷傳輸層材料的選擇是影響器件性能的關鍵因素之一，但是無機半導體材料NiOx與鈣鈦礦層材料存在能級匹配差以及界面接觸差，抑制界面出的能量損失，不利于電荷傳輸。

發明內容

針對以上問題，本發明的目的是提供一種鈣鈦礦太陽能電池電荷傳輸層材料及其制備方法。

本發明的目的是提供一種鈣鈦礦太陽能電池電荷傳輸層材料，將旋涂在ITO玻璃上的NiOx納米晶涂層在其上再選涂一層聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺(PTAA)和聚苯乙烯(PS)混合有機旋涂層對其進行修飾。

其中，所述聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的結構式為：

所述聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)]胺(PTAA)的結構式為：

所述聚苯乙烯(PS)的結構式為：

本發明的另一目的是提供一種鈣鈦礦太陽能電池電荷傳輸層材料的制備方法，其制備方法包括以下步驟：

S1：將六水合硝酸鎳加入到去離子水中，攪拌30～45min，然后滴加氫氧化鈉溶液調節溶液pH值，繼續攪拌20～30min后，過濾，用去離子水洗滌沉淀物，然后在80～90℃下干燥10～15h，將其放置在管式爐中，在280～300℃煅燒2.5～3h，得到NiOx納米晶。

S2：將NiOx納米晶加入到乙二胺中，攪拌均勻，其中NiOx納米晶和乙二胺的摩爾比為1:1，得到前驅液旋涂到ITO玻璃上，然后在160～180℃下退火0.5～1h，進而將溫度升至300～320℃下退火1.5～2h，冷卻，備下步使用。