[發(fā)明專利]一種有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110443605.8
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113285029A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張正國;劉海;柯義虎
• 申請（專利權(quán)）人: 北方民族大學(xué)
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42
• 代理公司: 北京欣鼎專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11834
• 代理人: 盧萍

本發(fā)明涉及一種有機?無機雜化鈣鈦礦太陽能電池，包括一種有機?無機雜化鈣鈦礦太陽能電池制備方法和制備詳細步驟，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在制備過程中通過熱基底噴涂法制備有機?無機雜化鈣鈦礦薄膜，不要求嚴苛的氣體環(huán)境，降低了制備條件；制得的有機?無機雜化鈣鈦礦薄膜致密，晶粒尺寸可超過500nm，制得的有機?無機雜化鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率超過12％，有效的提升了鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術(shù)

鈣鈦礦型太陽能電池(perovskite solar cells)，是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池，屬于第三代太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池。

太陽能電池是一種通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)反應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。

雜化材料是一種均勻的多相材料，其中至少有一相的尺寸和維度在納米數(shù)量級，納米相與其它相間通過化學(xué)作用與物理作用在納米水平上復(fù)合。

而在最近幾年，具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的甲胺鉛碘(CH；NH3Pbl；)太陽能電池也成為大家關(guān)注的焦點，它具有制備簡單和成本低廉優(yōu)點，而且它的光電轉(zhuǎn)換效率在近幾年內(nèi)增長速度很快，從2009年到2014年，5年內(nèi)從3.8％迅速提高到19.3％，比研究多年的非晶硅薄膜太陽電池效率(10.1％)高出很多，被評選為2013年重要的科學(xué)突破，鈣鈦礦材料也成為研究者的明星材料。很多實驗室及理論計算研究者對CHNH,Pbl材料、電池結(jié)構(gòu)及工作原理、生產(chǎn)工藝以及環(huán)境等問題進行多方面研究，經(jīng)過努力鈣鈦礦電池效率很有希望繼續(xù)增長，很可能成為新的薄膜電池。

目前,整個鈣鈦礦太陽電池領(lǐng)域的研究發(fā)展趨勢有以下的幾個方面:拓寬吸收光譜范圍、獲得較高的開路電壓、制備出高質(zhì)量鈣鈦礦結(jié)構(gòu)有機金屬鹵化物、開發(fā)新型空穴傳輸材料和光陽極材料、提高器件的一致性和穩(wěn)定性、研究電池的機理性能和測試方法、制備平面異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦太陽電池、有機電子輸運材料型鈣鈦礦太陽電池、透明型鈣鈦礦太陽電池以及大面積的鈣鈦礦太陽電池。

雖然鈣鈦礦太陽電池的轉(zhuǎn)換效率一直在提高，但是較差的重現(xiàn)性會影響到將來大規(guī)模應(yīng)用和進一步的科學(xué)研究。鈣鈦礦太陽電池在制備過程對細微條件的變化非常敏感,這導(dǎo)致同一條件下制備出的一組電池的光電轉(zhuǎn)換效率有很大的統(tǒng)計偏差。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明提供一種有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池，用以解決上述背景中提到的問題。

本發(fā)明提供一種有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池，電池制備方法包括如下步驟：

(1)將FTO導(dǎo)電玻璃，經(jīng)過刻蝕和清洗，制備為有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池導(dǎo)電電極；

(2)配制二氧化鈦溶膠，以旋涂法，低速旋涂在臭氧處理過的潔凈FTO襯底上，經(jīng)過馬沸爐升降溫處理后制成致密二氧化鈦薄膜；

(3)通過在步驟(2)制備的致密二氧化鈦薄膜表面上，通過噴涂法噴涂混合有陽離子的DMF前驅(qū)液，得到水熱氧化鈦薄膜；

(4)在步驟(3)制備的水熱氧化鈦薄膜表面需要制備一層空穴傳輸層；

(5)制備金屬電極：通過熱蒸鍍一層金電極到鈣鈦礦的表面，得到有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池。

進一步地，所述步驟(1)中，F(xiàn)TO導(dǎo)電玻璃清洗，首先采用清潔劑清洗，以去除FTO表面殘留的污漬，然后用去離子水反復(fù)沖洗。

進一步地，所述制備致密二氧化鈦薄膜采用到的二氧化鈦溶膠由TiO2、SnO2制備所得。