[發明專利]一種反式有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

在審

• 申請號: 202110028722.8
• 申請日: 2021-01-11
• 公開（公告）號: CN112768611A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 陳云;蔣天天
• 申請（專利權）人: 陳云
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種反式有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括由下至上依次包括ITO導電玻璃層、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光層、電子傳輸層和電極層。制備方法包括清洗ITO導電玻璃；制備10～13nm厚的PEDOT：瓊脂糖薄膜，將PEDOT：PSS溶液旋涂在PEDOT：瓊脂糖薄膜上，將NiO_x的水分散液旋涂在PEDOT：PSS薄膜上，得到36～39nm的NiO_x薄膜，得到空穴傳輸層；制備出鈣鈦礦層；將PCEM溶于氯苯當中，然后旋涂在鈣鈦礦層上，旋得到電子傳輸層；最后蒸鍍一層厚度為105～120nm的金屬電極。本發明鈣鈦礦太陽能電池具有較高的光電轉換效率和優異的穩定性。

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，具體涉及一種反式有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

背景技術

隨著社會的不斷發展和進步，人類對于能源的需求也越來越大。與傳統的化石能源的不可再生和污染環境特性相比，太陽能是可再生且清潔環保的。傳統太陽能電池的代表為非晶硅太陽能電池，但是非晶硅太陽能電池的制作成本高，制作程序繁瑣，對環境的污染較大。鈣鈦礦太陽能電池是以有機-無機雜化鈣鈦礦材料為光吸收層的薄膜太陽能電池。由于有機-無機雜化鈣鈦礦材料具有光電轉換效率高、成本低、制作簡單等突出優點，成為最具前景的太陽能電池之一。

傳統正置結構的有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池主要由光陽極{如TiO₂+ABX₃[A＝CH₃NH₃(MA)，B＝Pb，X＝I，Br，Cl]鈣鈦礦吸光材料}、空穴傳輸層(HTM)以及對電極組成，該類鈣鈦礦太陽能電池光電轉化效率現已接近非晶硅太陽能電池，但其遲滯效應明顯，器件穩定性有待改善。而反式鈣鈦礦太陽能電池是由空穴傳輸層/鈣鈦礦吸光層[MAPbX₃(X＝I，Br，Cl)]/電子傳輸層/對電極組成，相比于正置結構，反式結構具有可忽略的遲滯效應，同時可低溫制備柔性器件，界面穩定性良好，普遍高于正置結構鈣鈦礦太陽能電池。

聚(3,4-亞乙基二氧基噻吩)：聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT：PSS)作為最早被應用于反式鈣鈦礦器件中的空穴傳輸材料，但是PEDOT：PSS溶液是酸性的，對ITO電極有一定的腐蝕作用，其中主要是由于PSS顯酸性，而且PSS具有較強的吸水性，而多數鈣鈦材料在潮濕環境下不穩定，因此對鈣鈦礦的穩定性和效率造成一定的影響。

發明內容

基于以上現有技術中反式鈣鈦礦太陽能電池中空穴傳輸層中聚(苯乙烯磺酸鹽)(PSS)具有酸性，會腐蝕ITO電極并且具有較強的吸水性，對太陽能電池的光電轉換效率造成影響，本發明的目的是提供一種反式有機無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

S1：將ITO導電玻璃去離子水，然后加入Alconox洗劑粉末，加熱至80～90℃，使該洗劑全部溶解，進行超聲30～50min，然后再用去離子水超聲洗滌10～16次，最后依次用丙酮和乙醇分別超聲洗滌25～30min，在80～90℃下干燥30min，備用。

S2：將PEDOT(聚(3,4-亞乙二氧基噻吩))：瓊脂糖加入到二甲亞砜和N,N-二甲基甲酰胺中，然后將ITO基片放置在勻膠機上，將PEDOT：瓊脂糖溶液旋涂在ITO基片上，然后放置在100～120℃退火10～15min，形成10～13nm厚的PEDOT：瓊脂糖薄膜。

S2-1：將PEDOT：PSS溶液旋涂在步驟S2的PEDOT：瓊脂糖薄膜上，在120～150℃下退火8～12min，形成一層6～9nm的PEDOT：PSS薄膜。

S2-2：將NiO_x的水分散液旋涂在步驟S2-1的PEDOT：PSS薄膜上，其中旋涂速度為4000rpm/s，旋涂12～15s，反復旋涂3次，最后在125～140℃退火處理15min，得到36～39nm的NiO_x薄膜。