[發明專利]一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110981389.2
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113675341A
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（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

本發明公開了一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，涉及鈣鈦礦太陽能電池技術領域。本發明在制備鈣鈦礦太陽能電池時，使用改性油酸酰胺摻雜富勒烯衍生物制備的電子傳輸層，和引入改性二甲胺的鈣鈦礦前驅體溶液；改性油酸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氧氯丙烷反應制得；改性二甲胺是使用乙二胺將二甲胺和環氧氯丙烷交聯聚合制得；電子傳輸層對鈣鈦礦吸光層的覆蓋程度被提高，改善了鈣鈦礦吸光層與電極層之間的界面接觸，鈣鈦礦前驅體溶液材料的載流子壽命被提高，降低內部的缺陷密度，提高了鈣鈦礦結構的剛性和穩定結構。本發明制備的鈣鈦礦太陽能電池，不僅效率高，而且更加穩定。

技術領域

本發明涉及鈣鈦礦太陽能電池技術領域，具體為一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池是以有機-無機雜化鈣鈦礦材料為光吸收層的薄膜太陽能電池。由于有機-無機雜化鈣鈦礦材料具有光電轉換效率高、成本低、制作簡單等突出優點，成為最具前景的太陽能電池之一。近年來，能源短缺問題已經成為阻礙經濟發展和世界和平的首要問題，是世界各國關注的焦點。傳統的化石能源不僅儲量有限、不可再生，其使用過程中還會給環境帶來巨大的污染. 太陽能電池作為一種清潔可再生的能源正受到越來越多的關注，對于解決能源危機具有重要的意義。

如何提高鈣鈦礦太陽能電池得利用率，成為時下熱門和急需解決得問題。因此，研究制備一種效率高、穩定性好的鈣鈦礦太陽能電池是非常有發展前景的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

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。

優選的，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氧氯丙烷反應制得。

優選的，所述改性二甲胺是使用乙二胺將二甲胺和環氧氯丙烷交聯聚合制得。

優選的，一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，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。

優選的，所述一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，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；