[發明專利]基于界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法

有效

• 申請號: 202110353193.9
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112802965B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 郝玉英;胡李納;李仕奇;吳宇坤;孫欽軍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

1.一種基于界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：將均勻沉積的氧化錫銦ITO玻璃作為電池陽極，在氧化錫銦ITO上沉積一層PTAA和F4-TCNQ的混合薄膜，作為空穴傳輸層，在空穴傳輸層上旋涂PMMA和F4-TCNQ的混合溶液制備超薄層作為界面鈍化層，在界面鈍化層上沉積一層鈣鈦礦活性層作為光敏層，在光敏層上面沉積一層 [6, 6]-苯基C₆₁-丁酸甲酯PC₆₁BM作為電子傳輸層，在電子傳輸層上沉積一層2,9-二甲基-4,7-聯苯-1,10-菲羅啉層BCP作為陰極界面修飾層，在陰極界面修飾層上通過真空熱蒸鍍一層銀膜作為電池的陰極，所述鈣鈦礦活性層為ABX₃薄膜，A為CH₃NH₃⁺（MA⁺）或CH₃NH₃⁺（MA⁺）與HC(NH₂)₂⁺（FA⁺）的混合，B為Pb²⁺，X為I^—或I^—、Cl^—與Br^—的混合。

2.根據權利要求1所述的一種基于界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：光敏層采用旋涂方法制備，第一步是先形成鈣鈦礦Pb²⁺離子的成核中心薄膜，第二步是在第一步形成的鈣鈦礦Pb²⁺離子的成核中心薄膜上繼續旋涂包含MA⁺的溶液或MA⁺與FA⁺的混合溶液，在成核位點上誘導鈣鈦礦薄膜的生長，最后在100℃下進行熱退火半小時。

3.根據權利要求1所述的一種基于界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：氧化錫銦ITO玻璃的厚度為100 nm。

4.根據權利要求1所述的一種基于界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：空穴傳輸層為將PTAA濃度為5 mg/ml、F4-TCNQ為0.1~0.2 mg/ml的甲苯溶液在空氣中采用溶液旋涂法旋涂而成，旋涂速率為4000 rpm，旋涂時間為30-40 s，旋涂完成后在150 °C熱處理10-15 min，最終空穴傳輸層的厚度為20-30 nm。

5.根據權利要求1所述的一種基于界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：界面鈍化層為將PMMA濃度為1 mg/ml、F4-TCNQ濃度為0.01~0.05 mg/ml 的乙酸乙酯溶液采用溶液旋涂法旋涂而成，旋涂速率為4000 rpm，旋涂時間為30 s，旋涂完成后在80°C熱處理5 min。

6.根據權利要求1所述的一種基于界面修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：光敏層的制備，第一種是MAPbI₃體系，將N，N-二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基亞砜（DMSO）混合配置成混合溶劑，體積比約為9：1，然后將碘化鉛（PbI₂）和甲基碘化胺（MAI）溶解在混合溶劑中，形成碘化鉛濃度為0.5993 g/ml、甲基碘化胺濃度為0.0447g/ml的混合溶液，旋涂速度是6000 rpm，旋涂時間是15 s，然后旋涂成第一層膜；然后將溶劑為異丙醇的35 mg/ml的MAI溶液在第一層膜上繼續旋涂成第二層膜，旋涂速率為4000 rpm，旋涂時間為45 s，然后在100℃退火30 min，制成MAPbI₃鈣鈦礦活性層。