[發(fā)明專利]氫碘酸修飾的錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110954343.1
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113725364A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳靜;羅東向;黃潤達(dá);劉霄;張夢龍
• 申請（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48;C07C209/00;C07C211/04
• 代理公司: 廣州潤禾知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44446
• 代理人: 鄭永泉

本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域，更具體地，涉及一種氫碘酸修飾的錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，所述氫碘酸修飾的錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池，由上而下依次包括透明電極、空穴傳輸層、錫鉛混合鈣鈦礦層、電子傳輸層、電子阻擋層以及對電極，所述錫鉛混合鈣鈦礦層為在錫鉛混合鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中加入無機(jī)氫碘酸溶液后制成，通過無機(jī)氫碘酸的修飾，可抑制錫鉛混合鈣鈦礦層中的錫離子氧化，降低鈣鈦礦薄膜的缺陷密度并改善鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶，提高鈣鈦礦太陽能電池的器件穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域，更具體地，涉及一種氫碘酸修飾的錫鉛混合鈣鈦礦 太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，鉛基鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展較迅速，其能體現(xiàn)較高的光電轉(zhuǎn)換效率及穩(wěn)定性， 但是鉛的毒性較大，在制備、利用和后處理的過程中會(huì)產(chǎn)生環(huán)境問題而導(dǎo)致難以推廣應(yīng)用， 為了解決鉛元素毒性的問題，目前也有利用其他無毒元素替代鉛元素的太陽能電池種類，如 錫基鈣鈦礦太陽電池，其因不含鉛元素，大幅降低了鈣鈦礦材料的毒性，但其光電轉(zhuǎn)換效率 遠(yuǎn)低于鉛基鈣鈦礦太陽電池，且材料極不穩(wěn)定。錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池結(jié)合了錫基鈣鈦 礦太陽能電池和鉛基鈣鈦礦太陽能電池的優(yōu)勢，不僅提高了光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性，還降低 了材料的毒性，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

盡管錫鉛混合鈣鈦礦方面的研究已經(jīng)有了較為明顯的進(jìn)展，但是其相比于純鉛的鈣鈦礦 材料仍有一定差距，其光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性還有待提高，這些問題主要材料是由能級失配、 錫易被氧化、界面缺陷等因素導(dǎo)致的。目前，出現(xiàn)了一些在錫鉛混合鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中引 入添加劑來提高電池性能的技術(shù)，如中國專利“一種鉛錫共混鈣鈦礦層及其制備方法和應(yīng)用” (申請?zhí)枺?01910886038.6，申請公布日：2019.12.10)公開了在鉛錫共混鈣鈦礦前驅(qū)體溶液 中加入金屬還原劑以減少鈣鈦礦的缺陷密度；中國專利“一種鉛錫共混鈣鈦礦薄膜及其制備 方法和應(yīng)用”(申請?zhí)枺?02011064738.6，申請公布日：2021.02.09)公開了在鈣鈦礦前驅(qū)體 溶液中添加兩性離子還原劑可鈍化鈣鈦礦薄膜的缺陷，同時(shí)調(diào)控鉛錫共混鈣鈦礦的結(jié)晶，改 善鈣鈦礦薄膜的均勻性，這些技術(shù)雖然可以在一定程度上鈍化界面，降低界面缺陷的密度， 調(diào)整鈣鈦礦層的結(jié)晶，提高鈣鈦礦層的成膜質(zhì)量，從而提高鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效 率，但是這些技術(shù)均是從解決錫氧化的方面來提高器件的穩(wěn)定性，而未解決鉛的毒性問題， 也不能對鉛錫混合鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率作進(jìn)一步改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷(不足)，提供一種氫碘酸修飾的錫鉛混合 鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，可抑制錫鉛混合鈣鈦礦層中的錫離子氧化，降低鈣鈦礦薄 膜的缺陷密度并改善鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶，提高鈣鈦礦太陽能電池的器件穩(wěn)定性和光電轉(zhuǎn)換效 率。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案是，提供一種氫碘酸修飾的錫鉛混合鈣鈦礦太陽能電池，由上而 下依次包括透明電極、空穴傳輸層、錫鉛混合鈣鈦礦層、電子傳輸層、電子阻擋層以及對電 極，所述錫鉛混合鈣鈦礦層為在錫鉛混合鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中加入無機(jī)氫碘酸溶液后制成。

在本技術(shù)方案中，在錫鉛混合鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中引入了無機(jī)氫碘酸溶液，與在錫鉛鈣 鈦礦前驅(qū)體溶液中引入其他有機(jī)氫碘酸鹽或碘化物不同，無機(jī)氫碘酸可對錫鉛混合鈣鈦礦薄 膜進(jìn)行多方面改善，除了在錫鉛混合鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中作為還原劑抑制錫離子氧化改善薄 膜質(zhì)量外，還能作為添加劑提高器件的光電轉(zhuǎn)換效率，克服了其他添加劑只能針對鈣鈦礦薄 膜其中一個(gè)性能優(yōu)化的不足，因此引入氫碘酸具有更大的優(yōu)勢。