[發明專利]一種全覆蓋鈣鈦礦薄膜及其制備方法

在審

• 申請號: 202110326584.1
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113078264A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 李燕;賀紅;肖美霞;王磊;朱世東;鄭佳璐
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種全覆蓋鈣鈦礦薄膜及其制備方法，將PbI₂粉末和CH₃NH₃I粉末混合后加入溶劑進行磁力攪拌，得到完全反應的CH₃NH₃PbI₃前驅體；將CH₃NH₃PbI₃前驅體滴加在FTO基體上，使用反溶劑法進行旋涂處理，得到全覆蓋鈣鈦礦薄膜。本發明有效改善鈣鈦礦電池吸光層的光學特性，解決了現有技術中的鈣鈦礦太陽能電池的必須在惰性設備中制備大晶粒尺寸的致密且無針孔的鈣鈦礦薄膜的局限性；操作簡單，成本低廉。

技術領域

本發明屬于太陽電池技術領域，具體涉及一種全覆蓋鈣鈦礦薄膜及其制備方法。

背景技術

化石燃料是導致全球變暖的主要因素之一，為了解決這一問題必須開發易于獲取和可持續發展的清潔能源。與化石燃料不同，太陽是一種取之不盡的能源，它1h向地球輸送的能量超過了整個地球一年所消耗的能量，所以使用光伏電池從太陽收集能量并轉換為電能，是一種有效環節清潔能源供給方式。在過去的二十年中，第三代太陽能電池，例如染料敏化太陽能電池、量子點太陽能電池、有機太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池，均得到了研究者的廣泛關注。特別是鈣鈦礦太陽能電池由于其優秀的可見近紅外吸收能力、長電荷載流子擴散距離、雙極性電荷傳輸能力和較低的制備成本，自2009年首次被報道后，短短10年間，其轉換效率大幅提高至25.2％，這完全滿足光伏電池產業化的效率要求。

但產業化要求作為鈣鈦礦太陽電池核心功能層的鈣鈦礦薄膜的必須能在大氣環境下制備。而大氣中的水分會降低CH₃NH₃PbI₃薄膜的覆蓋率、增加CH₃NH₃PbI₃薄膜的粗糙度；氧氣降低CH₃NH₃PbI₃前體溶液在基體上的潤濕性，進一步降低CH₃NH₃PbI₃薄膜的覆蓋率。所以，在大氣環境下制備全覆蓋的CH₃NH₃PbI₃薄膜，對旋涂過程中的結晶行為控制提出了極大挑戰。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種全覆蓋鈣鈦礦薄膜及其制備方法，有效改善鈣鈦礦電池吸光層的光學特性，解決了現有技術中的鈣鈦礦太陽能電池的必須在惰性設備中制備大晶粒尺寸的致密且無針孔的鈣鈦礦薄膜的局限性；制備方法操作簡單，成本低廉；對于沒有惰性處理設備(如干燥箱或手套箱)的實驗室，特別是將來大規模產業化。

本發明采用以下技術方案：

一種全覆蓋鈣鈦礦薄膜的制備方法，將PbI₂粉末和CH₃NH₃I粉末混合后加入溶劑進行磁力攪拌，得到完全反應的CH₃NH₃PbI₃前驅體；將CH₃NH₃PbI₃前驅體滴加在FTO基體上，使用反溶劑法進行旋涂處理，得到全覆蓋鈣鈦礦薄膜。

具體的，PbI₂粉末和CH₃NH₃I的物質的量之比為1：1～3。

具體的，磁力攪拌時間為30～60min，當混合粉末的顏色變黃后停止攪拌。

具體的，溶劑為N，N-二甲基甲酰胺、γ-丁內酯或二甲亞砜中的任一種。

具體的，PbI₂粉末和CH₃NH₃I粉末混合后與溶劑的物質的量之比為1：1～3。

具體的，旋涂處理具體為：