[發明專利]一種鈣鈦礦太陽能電池制作方法

在審

• 申請號: 202110436610.6
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113285028A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 張正國;劉海;柯義虎
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42;H01L21/66
• 代理公司: 北京欣鼎專利代理事務所(普通合伙) 11834
• 代理人: 盧萍

本發明涉及一種鈣鈦礦太陽能電池制作方法，包括I TO導電玻璃層的制備、CuPc薄膜的制備、PEI修飾層的制備、鈣鈦礦層的制備、PCBM電子傳輸層的制備、BCP空穴阻擋層的制備和金屬電極的制備。本發明，由膜厚儀實時監測，保證涂膜均勻。在CuPc表面疊加一層PEI修飾層，提高鈣鈦礦在CuPc表面的覆蓋率。CuPc薄層由密集且分布均勻的細小顆粒組成表面平整度高，很利于與I TO的接觸和鈣鈦礦層的沉積，有利于空穴的提取。鈣鈦礦層薄膜晶粒尺寸比較均勻致密，沒有大孔洞和缺陷，防止出現裂痕。

技術領域

本發明涉及光電器件技術領域，尤其涉及一種鈣鈦礦太陽能電池制作方法。

背景技術

隨著經濟的快速發展和人口的持續增長，全球能源需求不斷攀升。能源問題是人類必須面對的問題，化石能源,如石油、天然氣、煤炭為不可再生能源,這些能源終究會耗盡,因此大力發展可再生能源用全面取代不可再生能源是不二選擇,太陽能是一種清潔、豐富又可再生的能源，高效利用太陽能是解決能源危機和環境污染的重要手段之一。太陽能電池，是一種直接把太陽能轉化為電能的裝置，因其穩定、安全的特性在過去60中，獲得了長足的發展,預計從現在到2030年,光伏發電將占全球新發電容量的近三分之一。

市面上有不同種類的太陽能電池，目前市場上占主要地位的是硅基太陽能電池、多元化合物薄膜太陽能電池、染料敏化太陽能電池，科學家通過蒙特卡羅模型(MonteCarlo model)發現,目前在成本上,鈣鈦礦為基礎的薄膜太陽能電池成本遠遠低于其他類型的太陽能電池。由于鈣鈦礦材料特殊的結構，使它在高溫催化及光催化方面具有潛在的應用前景,國內外對鈣鈦礦結構類型材料的研究主要集中在對材料結構方面,對于在催化方面的應用研究相對較少。另外除晶體硅外，鈣鈦礦也可用來制作太陽能電池的替代材料。在2009年，使用鈣鈦礦制作的太陽能電池具備著3.8％的太陽能轉化率。到了2014年,這一-數字已經提升到了19.3％。相比傳統晶體硅電池超過20％的能效因此,鈣鈦礦取代硅來制備太陽能電池有更多可能性。

鈣鈦礦太陽能電池分為介孔結構和平面結構,平面結構又分為平面p-i-n結構和平面n-i-p結構。由于平面結構制備工藝簡單,對其研究較多。其中平面n-i-p鈣鈦礦太陽能電池的基本結構是透明導電襯底/電子傳輸層/鈣鈦礦層/空穴傳輸層/金屬電極。其中鈣鈦礦層的形貌對光生載流子的產生和傳輸起著重要作用。高效率的鈣鈦礦太陽能電池要求鈣鈦礦層形貌均勻、平整致密。然而通常通過旋涂法得到的鈣鈦礦層很難達到均勻平整,并且經常出現一些針孔裂縫,導致鈣鈦礦層覆蓋不完全,出現漏電流,限制了鈣鈦礦太陽能電池效率的進一步提升。

發明內容

為此，本發明提供一種鈣鈦礦太陽能電池制作方法，用以解決上述背景中提出的問題。

一種鈣鈦礦太陽能電池制作方法，所述鈣鈦礦太陽能電池制作方法包括：

(1)將ITO導電基底分別用洗潔精、丙酮、無水乙醇、去離子水在超聲清洗機中各超聲指定時間,之后用干凈的氮氣流干燥。將干燥之后的基底用紫外臭氧照射一定的時間；

(2)在指定壓強的真空條件下熱蒸發沉積在ITO玻璃上的CuPc材料，在ITO表面形成空穴傳輸層；

(3)稱取指定質量的FAI，PbI₂，MABr，PbBrmg溶于混合溶劑中，加入指定體積的CsI溶液，得到鈣鈦礦前驅體溶液；

(4)通過溶液法將得到鈣鈦礦前驅體溶液，涂覆在經過(2)處理的ITO玻璃上，在涂覆結束時滴加適量氯苯。將涂覆完成的ITO玻璃放置在100℃的加熱板上退火，得到鈣鈦礦光吸收層；

(5)稱取相對質量的PCBM粉末溶于指定體積的氯苯中，將得到PCBM的溶液在指定轉速下涂覆到ITO玻璃上的鈣鈦礦光吸收層，得到沉積的PCBM電子傳輸層；

(6)將一定質量的BCP粉末溶于指定體積的異丙醇中得到BCP溶液，并將BCP溶液以指定轉速涂覆至ITO玻璃上的PCBM電子傳輸層，得到沉積的BCP空穴阻擋層；