[發明專利]鈣鈦礦復合材料、鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202011252803.8
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN114497381A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李剛;劉寬
• 申請（專利權）人: 香港理工大學深圳研究院
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所 44237
• 代理人: 曹小翠

1.一種鈣鈦礦復合材料，其特征在于，所述鈣鈦礦復合材料包括鈣鈦礦材料和摻雜在所述鈣鈦礦材料中的兩性離子表面活性劑；所述兩性離子表面活性劑中還同時含有正電離子基團和負電離子基團。

2.如權利要求1所述的鈣鈦礦復合材料，其特征在于，所述鈣鈦礦復合材料中，所述兩性離子表面活性劑的摻雜量為0.02wt％～0.2wt％。

3.如權利要求1或2所述的鈣鈦礦復合材料，其特征在于，所述正電離子基團包括氨基；

和/或，所述負電離子基團包括：磺酸基和/或磷酸基；

和/或，所述兩性離子表面活性劑中親水性基團包括：磺酸基和/或磷酸基；

和/或，所述兩性離子表面活性劑中疏水性基團包括：碳原子數為8～20的長鏈烷基或者碳原子數為6～14的芳香基。

4.如權利要求3所述的鈣鈦礦復合材料，其特征在于，所述兩性離子表面活性劑選自：3-(N,N-二甲基辛基銨)丙烷-1-磺酸內鹽、3-(癸基二甲基銨)丙烷-1-磺酸內鹽、3-(N,N-二甲基十二烷基銨)丙烷磺酸鹽、3-磺丙基十四烷基二甲基銨、3-磺丙基十六烷基二甲基銨、N,N-二甲基-N-(3-磺丙基)-1-十八烷銨內鹽、2-羥基-3-磺丙基-二甲基十二烷基銨內鹽、3-(芐基二甲基銨基)丙烷基磺酸、丙烷磺酸吡啶鹽、4-叔丁基-1-(3-磺丙基)吡啶氫氧化內鹽水合物、ASB-16、ASB-14、ASB-C8、ASB-C7BzO中的至少一種。

5.如權利要求1或4所述的鈣鈦礦復合材料，其特征在于，所述鈣鈦礦材料為ABX3型晶體結構的有機無機雜化鈣鈦礦；其中，A為CH₃NH₃、NH₂-CH＝NH₂、Cs中的至少一種，B為鉛、錫中的至少一種，X為Cl、Br、I中的至少一種。

6.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽能電池為正型鈣鈦礦太陽能電池或者反型鈣鈦礦太陽能電池，所述鈣鈦礦太陽能電池包括鈣鈦礦活性層；所述鈣鈦礦活性層中包含有如權利要求1～5任一所述的鈣鈦礦復合材料。

7.如權利要求6所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述正型鈣鈦礦太陽能電池包括：依次疊層設置的導電玻璃襯底、電子傳輸層、鈣鈦礦活性層、空穴傳輸層和金屬電極；

和/或，所述反型鈣鈦礦太陽能電池包括：依次疊層設置的導電玻璃襯底、空穴傳輸層、鈣鈦礦活性層、電子傳輸層、緩沖層和金屬電極。

8.如權利要求7所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦活性層的厚度為400～500nm；

和/或，所述電子傳輸層包括：[6,6]-苯基-C61-丁酸甲酯、TiO₂、ZnO、SnO₂中的至少一種；所述電子傳輸層的厚度為20～50nm；

和/或，所述空穴傳輸層包括：2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴、聚(三苯甲基)胺、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、聚(N,N'雙(4-丁基苯基)-N,N'-雙(苯基)聯苯胺)、NiO、MoO₃、WoO₃、NiO、CuO、V₂O₅、CuS中的至少一種；所述空穴傳輸層的厚度為20～100nm；

和/或，所述金屬電極包括：金、銀、鋁中的至少一種；所述金屬電極的厚度為70～150nm；

和/或，所述緩沖層包括：紅菲咯啉和/或浴銅靈；所述緩沖層的厚度為3～10nm；

和/或，所述導電玻璃襯底選自：FTO導電玻璃和/或者ITO導電玻璃。

9.一種如權利要求6～8任一所述鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦活性層的制備步驟包括：將兩性離子表面活性劑與鈣鈦礦前驅體溶液混合后，沉積在電子傳輸層或者空穴傳輸層的一側表面，退火形成鈣鈦礦活性層。

10.如權利要求9所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦前驅體溶液中包括：1～1.5mol/L的BX₂、1～1.3mol/L的AX；其中，A為CH₃NH₃、NH₂-CH＝NH₂、Cs中的至少一種，B為鉛、錫中的至少一種，X為Cl、Br、I中的至少一種；

和/或，所述鈣鈦礦前驅體溶液中溶劑包括：二甲基甲酰胺和二甲基亞砜；

和/或，所述退火的條件包括：在溫度為80～120℃的條件下，退火30～60分鐘。