[發(fā)明專利]半電池的制備方法、半電池和具有其的太陽能電池

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• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113394348A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟慶波;趙文燕;李冬梅;石將建;羅艷紅;吳會覺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院物理研究所
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 北京智匯東方知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11391
• 代理人: 劉長江

本發(fā)明提供了一種半電池制備方法、半電池和太陽能電池，其中，半電池制備方法包括將鎘鹽、二甲基胺鉛碘、碘化銫、N,N?二甲基甲酰胺、二甲亞楓混合形成鈣鈦礦前驅(qū)液。將鈣鈦礦前驅(qū)液旋涂在覆蓋有第一載流子傳輸層的透明電極上，在第一載流子傳輸層上形成鈣鈦礦前驅(qū)膜。將負載有鈣鈦礦前驅(qū)膜和第一載流子傳輸層的透明電極進行退火處理，得到半電池，其中退火后的鈣鈦礦前驅(qū)膜稱為鈣鈦礦薄膜，鈣鈦礦薄膜包括鎘摻雜的CsPb(I,Br)₃晶體。其中的鈣鈦礦前驅(qū)膜包括鎘摻雜的CsPb(I,Br)₃晶體，鎘摻雜的CsPb(I,Br)₃晶體有效解決了無機鈣鈦礦薄膜的晶體缺陷，提高結(jié)晶質(zhì)量，提高光生載流子壽命和遷移率，獲得高效率、高穩(wěn)定性的鈣鈦礦太陽能電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池領(lǐng)域，特別是涉及一種半電池的制備方法、半電池和具有其的太陽能電池。

背景技術(shù)

發(fā)展太陽能電池是解決化石能源日益枯竭及污染問題的重要途徑。目前已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的硅基太陽能電池在實際應(yīng)用時有很大的局限性，不適用于柔性、建筑一體化等特殊場合。近年來，鈣鈦礦太陽能電池猶如一匹“黑馬”脫穎而出，光電轉(zhuǎn)換效率已達到25.5％，然而傳統(tǒng)的有機-無機雜化鈣鈦礦前驅(qū)膜熱穩(wěn)定性較差，不利于鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)化應(yīng)用。通過用無機銫(Cs)離子取代有機離子制備的CsPb(I,Br)₃全無機鈣鈦礦前驅(qū)膜克服了高溫環(huán)境中穩(wěn)定性差的問題。

但是，CsPb(I,Br)₃鈣鈦礦前驅(qū)膜的本體材料存在較多缺陷，造成嚴重復(fù)合，限制了全無機鈣鈦礦太陽能電池光伏性能的進一步提升。因此，如何提升無機鈣鈦礦前驅(qū)膜晶體質(zhì)量、降低復(fù)合、提高電池效率和穩(wěn)定性，是目前鈣鈦礦電池研究的重點之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是要提供一種半電池的制備方法，改善鈣鈦礦前驅(qū)膜的性能，提高鈣鈦礦太陽能電池的效率。

特別地，本發(fā)明提供了一種半電池制備方法，其包括：

將鎘鹽、二甲基胺鉛碘、碘化銫、N,N-二甲基甲酰胺、二甲亞楓混合形成鈣鈦礦前驅(qū)液；

將鈣鈦礦前驅(qū)液旋涂在覆蓋有第一載流子傳輸層的透明電極上，在第一載流子傳輸層上形成鈣鈦礦前驅(qū)膜；

將負載有鈣鈦礦前驅(qū)膜和第一載流子傳輸層的透明電極進行退火處理，得到半電池；其中退火后的鈣鈦礦前驅(qū)膜稱為鈣鈦礦薄膜。

可選地，將鈣鈦礦前驅(qū)液旋涂在覆蓋有第一載流子傳輸層的透明電極上，在第一載流子傳輸層上形成鈣鈦礦前驅(qū)膜的步驟包括：

先將鈣鈦礦前驅(qū)液滴加至第一載流子傳輸層上；

將透明電極以200rpm/min至2000rpm/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)10s至60s的時間；

再將透明電極以2000rpm/min至5000rpm/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)10s至60s的時間形成鈣鈦礦前驅(qū)膜。

可選地，將負載有鈣鈦礦前驅(qū)膜和第一載流子傳輸層的透明電極進行退火處理，得到半電池；其中退火后的鈣鈦礦前驅(qū)膜稱為鈣鈦礦薄膜的步驟包括：

將負載有鈣鈦礦前驅(qū)膜和第一載流子傳輸層的透明電極置于170℃至210℃的加熱臺上加熱6分鐘至20分鐘，得到半電池。

可選地，將負載有鈣鈦礦前驅(qū)膜和第一載流子傳輸層的透明電極進行退火處理，得到半電池；其中退火后的鈣鈦礦前驅(qū)膜稱為鈣鈦礦薄膜的步驟包括：

將負載有鈣鈦礦前驅(qū)膜和第一載流子傳輸層的透明電極置于50℃至100℃的加熱臺上加熱1分鐘至10分鐘；

再置于150℃至230℃的加熱臺上加熱5分鐘至20分鐘，得到半電池。