[發明專利]制備鈣鈦礦薄膜的方法、鈣鈦礦薄膜和鈣鈦礦太陽能電池

在審

• 申請號: 202110202672.0
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN112952007A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 李明潔;邵君;孫志剛
• 申請（專利權）人: 無錫極電光能科技有限公司
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42;C23C14/08;C23C14/35;C23C14/58
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 戴冬瑾

本發明公開了制備鈣鈦礦薄膜的方法、鈣鈦礦薄膜和鈣鈦礦太陽能電池。其中，制備鈣鈦礦薄膜的方法包括：提供基底；在所述基底的至少部分表面制備含鉛薄膜，所述含鉛薄膜由鉛氧化物或鉛銫氧化物形成；將有機氫鹵酸鹽與溶劑混合，得到前驅液；將所述前驅液施加至所述含鉛薄膜，并進行退火處理，得到所述鈣鈦礦薄膜。該方法具有不依賴基底平整度、生產效率高，制備得到的鈣鈦礦薄膜晶粒尺寸大、擇優取向、結晶度高等優點。

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，具體而言，本發明涉及制備鈣鈦礦薄膜的方法、鈣鈦礦薄膜和鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術

太陽能是一種清潔無污染的可再生能源，如果人類能夠充分利用太陽能資源，將對人類社會可持續發展具有重要意義。近年來，基于無機-有機雜化鈣鈦礦新型太陽能電池因其制備成本低、光電轉換效率提升快而受到全世界的關注。而人類真正實際應用鈣鈦礦太陽能電池，仍有許多問題亟待解決，如鈣鈦礦電池的穩定性問題和大面積制備及其工藝穩定性等問題。

目前制備鈣鈦礦太陽電池的方法有很多，如旋涂法、真空法、刮涂法、絲網印刷法及噴霧熱解法等。如果從鈣鈦礦膜層的制備過程來分，則可大致分為溶液法和真空法。溶液法是指把鈣鈦礦的前驅體材料全部溶解在溶劑中，通過旋涂法、刮涂法、絲網印刷法、噴霧熱解法或狹縫涂布法(slot-die)等制備鈣鈦礦膜層；而真空法則是通過熱蒸發法、濺射法或近空間升華法等在真空狀態下把鈣鈦礦的前驅體材料直接制備到襯底上，全程沒有溶劑參與。

溶液法制備PbI₂膜層一般是把PbI₂粉末溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)及二甲基亞砜(DMSO)中，通過溶液涂膜再退火制備PbI₂膜層。溶液法很難在粗糙或有缺陷的襯底上實現完全覆蓋，因此并不適合在絨面基底及不平整基底上制備均勻的PbI₂膜層。而工業化生產大面積鈣鈦礦膜層所用的導電玻璃，其面積放大后，表面不可避免存在一些凸起或凹坑等缺陷，用溶液法很難保證形成全部均勻無孔的大面積PbI₂膜層。真空法可在不同粗糙度或形貌的襯底上保形沉積的膜層，但是傳統的真空蒸鍍工藝，生產節拍慢，材料利用率低，不利于大面積的工業化生產。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出制備鈣鈦礦薄膜的方法、鈣鈦礦薄膜和鈣鈦礦太陽能電池。其中，制備鈣鈦礦薄膜的方法具有不依賴基底平整度、生產效率高，制備得到的鈣鈦礦薄膜晶粒尺寸大、擇優取向、結晶度高等優點。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種制備鈣鈦礦薄膜的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：提供基底；在所述基底的至少部分表面制備含鉛薄膜，所述含鉛薄膜由鉛氧化物或鉛銫氧化物形成；將有機氫鹵酸鹽與溶劑混合，得到前驅液；將所述前驅液施加至所述含鉛薄膜，并進行退火處理，得到所述鈣鈦礦薄膜。

根據本發明上述實施例的制備鈣鈦礦薄膜的方法，首先在基底的至少部分表面制備由鉛氧化物或鉛銫氧化物形成的含鉛薄膜。該步驟中，優選采用磁控濺射法制備含鉛薄膜。磁控濺射法制備含鉛薄膜不依賴基底的平整度，可在絨面基底及具有較大粗糙度的基底上大面積制備均勻的含鉛薄膜；同時，磁控濺射法升溫和降溫的過程，濺射沉積速度快、生產效率高。進一步地，將含有鈣鈦礦有機組分的前驅液施加至含鉛薄膜，由于含鉛薄膜具有疏松多孔的特點，前驅液可充分滲入至其內部，保證反應完全，進而經退火處理，可形成晶粒尺寸大、擇優取向、結晶度高的鈣鈦礦薄膜。

另外，根據本發明上述實施例的制備鈣鈦礦薄膜的方法還可以具有如下附加的技術特征：