[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池薄膜吸收層的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011420363.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112542547A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包奕江
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42247
• 代理人: 李杰梅

本發(fā)明提出了一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池薄膜吸收層的制備方法，所述鈣鈦礦薄膜吸收層化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為ABX₃，S1，將電子傳輸層前驅(qū)體液用磁控噴濺方法涂布導(dǎo)電玻璃，真空退火后制成基板；S2，金屬鹵化物BX₂薄膜前驅(qū)體液中加入助劑，然后旋涂于基板上，真空退火后形成晶體薄膜；S3，晶體薄膜置于反應(yīng)物AX蒸汽和氮?dú)饣旌蠚怏w中反應(yīng)，真空退火形成薄膜吸收層。本發(fā)明通過(guò)在薄膜前驅(qū)體液中加入助劑，減緩晶體薄膜結(jié)晶速度，使得鈣鈦礦顆粒均勻分布于介孔膜層中，從而增加基底的覆蓋率，提高電池光電轉(zhuǎn)換率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光伏器件制造領(lǐng)域，具體涉及一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池薄膜吸收層的制備方法。

背景技術(shù)

在環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重及能源需求與日俱增的今天，廉價(jià)、無(wú)污染、應(yīng)用范圍廣且資源豐富的太陽(yáng)能作為一種新能源脫穎而出。太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。

近年來(lái)，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦基異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池因兼具優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換性能、低成本溶液加工和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)在國(guó)際上引起了極大關(guān)注，已成為全球太陽(yáng)能電池研究領(lǐng)域的新熱點(diǎn)。

厚度均勻的薄膜在保證對(duì)太陽(yáng)光盡可能吸收的同時(shí)，可避免空穴層跟電子傳輸層直接接觸而造成的電池短路或載流子嚴(yán)重復(fù)合的問(wèn)題。鈣鈦礦的晶化速度過(guò)快，粒度分布不均勻會(huì)導(dǎo)致膜層覆蓋率低，厚度分布不均勻，部分入射光直接透過(guò)鈣鈦礦薄膜，不能被吸收的嚴(yán)重問(wèn)題。探索并優(yōu)化薄膜制備工藝，調(diào)控雜化鈣鈦礦晶體薄膜的表面覆蓋率對(duì)于獲得更高效率的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦器件是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種可降低結(jié)晶速率，提高基底覆蓋率的一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池薄膜吸收層的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明提供了一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池薄膜吸收層的制備方法。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，鈣鈦礦薄膜吸收層化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為ABX₃。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，A選自一價(jià)金屬陽(yáng)離子或有機(jī)陽(yáng)離子中的一種，B選自正二價(jià)金屬陽(yáng)離子中的一種或兩種組合，X選自鹵族陰離子中的一種或兩種組合。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，制備步驟如下：

S1，采用超聲波清洗器清洗導(dǎo)電玻璃，試劑M溶解于溶劑，得到電子傳輸層前驅(qū)體溶液，將電子傳輸層前驅(qū)體液用磁控噴濺方法涂布導(dǎo)電玻璃，涂布后的導(dǎo)電玻璃在100-150℃條件下退火0.5-1小時(shí)，制成基板；

S2，金屬鹵化物BX₂、溶劑、助劑按照一定的比例混合，得到薄膜前驅(qū)體液，在紫外光照射條件下，將薄膜前驅(qū)體液旋涂于基板上，將旋涂后的基板置于80-100℃條件下真空退火1-2小時(shí)，形成晶體薄膜；

S3，將退火后的晶體薄膜置于反應(yīng)物AX蒸汽和氮?dú)饣旌蠚怏w中反應(yīng)1-2小時(shí)，然后在80-150℃條件下真空退火1-2小時(shí)，形成薄膜吸收層。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，在步驟S2真空退火形成晶體薄膜之后還包括：將晶體薄膜浸入磷酸二甲酯溶劑中0.5-1小時(shí)，然后將晶體薄膜取出，放置于真空退火爐中，在90-110℃條件下真空退火0.5-1小時(shí)。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述晶體薄膜在浸入磷酸二甲酯溶劑的同時(shí)照射紫外光，紫外光的波長(zhǎng)為300-400nm。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，所述晶體薄膜退火后，用過(guò)氧化鈉溶液淋洗晶體薄膜0.5小時(shí)，再用去離子水淋洗0.5小時(shí)，然后將晶體薄膜放置于真空退火爐中，在60-80℃條件下真空退火0.5-1小時(shí)。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，A選自Cs、Rb、CH₃NH₃中的一種。