[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

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• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113675341A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 宗迎夏;劉玉梅;宗成中
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 山東重諾律師事務所 37228
• 代理人: 冷奎亨

1.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，主要包括以下重量份數的原料組分：10～20份ITO，4～8份鈣鈦礦光活性層，4～8份空穴傳輸層，7～14份電子傳輸層，8～16份金屬陰極；

所述鈣鈦礦光活性層由引入改性二甲胺的鈣鈦礦前驅體溶液制得；

所述電子傳輸層由改性油酸酰胺摻雜富勒烯衍生物制得。

2.根據權利要求1所述的一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述改性油酸酰胺由油酸經兩步法制備成油酸酰胺丙基二甲基氧化胺后再與環(huán)氧氯丙烷反應制得。

3.根據權利要求2所述的一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述改性二甲胺是使用乙二胺將二甲胺和環(huán)氧氯丙烷交聯聚合制得。

4.一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，制備鈣鈦礦太陽能電池的制備方法為：鈣鈦礦光活性層制備，空穴傳輸層制備，電子傳輸層制備，金屬陰極制備，鈣鈦礦太陽能電池制備。

5.根據權利要求4所述的一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

（1）將切好的ITO導電玻璃清洗，然后用氮氣吹干，得到潔凈的ITO基片；

（2）將氯化鉛與甲基碘化銨按質量比11：19混合分散在氯化鉛質量50倍的二甲基亞砜溶液中，二甲基亞砜溶液中，二甲基亞砜與γ-羥基丁酸內酯質量比為3：7，加入氯化鉛質量0.1倍的改性二甲胺，在60℃、800rpm下攪拌12h，制得鈣鈦礦前驅體溶液；

（3）將油酸酰胺丙基二甲基氧化胺與油酸酰胺丙基二甲基氧化胺質量0.72倍質量分數為60%的乙酸溶液混合置于三口燒瓶中，加入油酸酰胺丙基二甲基氧化胺質量0.2倍的冰醋酸溶液，在60℃恒溫水浴鍋中，每隔20min接入油酸酰胺丙基二甲基氧化胺質量0.1倍的環(huán)氧氯丙烷，加入油酸酰胺丙基二甲基氧化胺質量0.3倍的環(huán)氧氯丙烷后，反應3h，制得改性油酸酰胺；

（4）將聚乙撐二氧噻吩聚與苯乙烯磺酸鈉按質量比2：1混合過濾后，通過勻膠機在3000rpm下在ITO基片上旋涂1min，再置于加熱板上在140℃下加熱10min，制成帶有空穴傳輸層的ITO，空穴傳輸層厚度為40nm；

（5）將帶有空穴傳輸層的ITO和鈣鈦礦前驅體溶液置于加熱板上60℃預熱5min，將鈣鈦礦前驅體溶液滴加到帶有空穴傳輸層的ITO上，靜置30s，以5000rpm的轉速旋涂30s，隨后轉移至加熱板60℃加熱5min，再進行30min、100℃的退火處理，冷卻至室溫，制得帶有鈣鈦礦光活性層的ITO，鈣鈦礦光活性層厚度為40nm；

（6）將電子傳輸層溶液以1500rpm的轉速在帶有鈣鈦礦光活性層的ITO上旋涂30s，制成帶有電子傳輸層的ITO，電子傳輸層厚度為70nm；

（7）將帶有電子傳輸層的ITO置于真空鍍膜系統中，調節(jié)真空度為1×10^-6Torr，進行熱蒸鍍金屬銀電極，厚度為80nm，制成鈣鈦礦太陽能電池。

6.根據權利要求5所述的一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，上述步驟（1）中：ITO導電玻璃清洗時，依次在去離子水、無水乙醇、丙酮中各超聲清洗5～20分鐘，超聲頻率為30kHz。

7.根據權利要求5所述的一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，上述步驟（2）中：改性二甲胺制備方法為：將環(huán)氧氯丙烷置于四頸瓶中，在30℃、200rpm下滴加環(huán)氧氯丙烷質量1.5倍的二甲胺，滴加速率為10ml/min，在加入環(huán)氧氯丙烷質量0.03倍的乙二胺，調節(jié)至70℃、800rpm保溫反應7h，制得改性二甲胺。

8.根據權利要求5所述的一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，上述步驟（3）中：油酸酰胺丙基二甲基氧化胺的制備方法為：將油酸在空氣氛圍下加熱至熔融狀態(tài)，再置于氮氣氛圍下，加入油酸質量1.1倍的二甲基丙胺和油酸質量0.5倍的氫氧化鈉，升溫至170℃，反應5.5h后冷卻至室溫，依次加入油酸質量0.3倍的丁醇和油酸質量0.3倍的EDTA，再次升溫至45℃，滴加油酸質量30倍質量分數為30%的過氧化氫溶液，調節(jié)溫度至55℃，反應4h，制得油酸酰胺丙基二甲基氧化胺。

9.根據權利要求5所述的一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，上述步驟（6）中：電子傳輸層溶液制備方法為：將富勒烯衍生物、氯苯和改性油酸酰胺按質量比5：3：0.3混合。