[發明專利]一種基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202110088603.1
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112909175B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 臺啟東;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;H10K30/50;H10K71/12
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

1.一種基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：包括透明導電襯底和依次疊于其表面的金屬氧化物電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、Spiro-OMeTAD空穴傳輸層和金屬電極層；所述鈣鈦礦吸光層由非鹵鉛源、CH₃NH₃I和綠色反溶劑的混合溶液在空氣中用一步法旋涂制備；所述非鹵鉛源為Pb(SCN)₂/Pb(Ac)₂按照摩爾比1：3-3:1復配的混合物；所述綠色反溶劑為異丙醚、茴香醚、乙酸乙酯中的任意一種。

2.根據權利要求1所述的基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述透明導電襯底為FTO導電玻璃；所述鈣鈦礦吸光層為CH₃NH₃PbI₃薄膜；所述的金屬氧化物為SnO₂；所述的金屬電極為金電極。

3.一種如權利要求1或2中任一項所述的基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將金屬氧化物前驅體溶液均勻涂覆到預處理后的導電襯底表面，然后退火，即得到金屬氧化物電子傳輸層；

（2）配置鈣鈦礦前驅液，將鈣鈦礦前驅液均勻涂覆在金屬氧化物電子傳輸層的表面，并加入綠色反溶劑反應、退火得到鈣鈦礦吸光層；

（3）將配置好的Spiro-OMeTAD前驅體溶液均勻涂覆在鈣鈦礦吸光層的表面，得到Spiro-OMeTAD空穴傳輸層；

（4）用熱蒸發法在Spiro-OMeTAD空穴傳輸層表面蒸鍍金屬電極層。

4.?根據權利要求3所述的基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，導電襯底為FTO導電玻璃，預處理步驟為：將導電襯底表面污垢清洗后，將其依次放置在去離子水、丙酮、異丙醇和乙醇中各超聲清洗10~15?min，干燥后再對其進行紫外臭氧處理。

5.根據權利要求3所述的基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中，金屬氧化物為SnO₂，金屬氧化物前驅體溶液的濃度范圍為2%~2.5%；金屬氧化物電子傳輸層的制備方法如下：取金屬氧化物前驅體溶液均勻涂覆在經過預處理的導電襯底表面，隨后在60-150℃下退火，即得到金屬氧化物電子傳輸層。

6.根據權利要求3所述的基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中，鈣鈦礦前驅液的配置方法為：將非鹵鉛源與CH₃NH₃I按摩爾比1:3-3.2混合加入到DMF和DMSO按照體積比為4-9:1配置的混合溶劑中，50-70℃下攪拌至充分混合均勻，得到鈣鈦礦前驅液；鈣鈦礦吸光層的制備方法如下：取鈣鈦礦前驅液，均勻旋涂在SnO₂電子傳輸層表面，在旋涂結束倒數第5-10s時滴加綠色反溶劑并旋涂反應，隨后將鈣鈦礦中間相薄膜進行退火，具體退火條件為60-80℃預退火，90-120℃退火，即得到所述鈣鈦礦吸光層。

7.根據權利要求6所述的基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述非鹵鉛源為Pb(SCN)₂/Pb(Ac)₂按照摩爾比1：3-3:1復配的混合物；所述綠色反溶劑為異丙醚、茴香醚、乙酸乙酯中的任意一種。

8.根據權利要求3所述的基于非鹵鉛源的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述步驟（4）中，在真空條件下通過熱蒸發法在空穴傳輸層上均勻沉積一層金電極，其厚度為60~80nm。