[發(fā)明專利]一種錫基鈣鈦礦薄膜及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113948642A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳朝新;董化;曹向榮;樊欽華
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波博旭光電科技有限公司;寧波激智創(chuàng)新材料研究院有限公司
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 西安新動力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強

本發(fā)明涉及一種錫基鈣鈦礦薄膜，其特征在于，在制備薄膜的前驅(qū)液中添加還原性絡(luò)合物，所述還原性絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)如下：R1?R?R2，其中，R是芳香環(huán)基座，由苯，萘，吡啶，噻吩，[1，3，5]三嗪，蒽，二苯胺，三苯胺中的單個或多個共軛基團以任意方式組合；R1是還原性基團，由硝基，醛基，肼基，次磷酸基，酚羥基中的單個或者多個基團以任意方式組合；R2是絡(luò)合性基團，由羧基，硫醇基，磺酸基，氨基，硫脲基，酮基，亞砜羥基中的單個或者多個基團以任意方式組合。本發(fā)明利用雙功能“還原性絡(luò)合物”作為媒介進(jìn)行雙重缺陷調(diào)控，防止薄膜氧化、實現(xiàn)薄膜結(jié)晶過程可控、延緩太陽能電池的老化過程。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機無機雜化錫基鹵化物鈣鈦礦技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種錫基鈣鈦礦薄膜及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

高效、無污染、低成本一直是光伏技術(shù)領(lǐng)域追求的共性目標(biāo)，但傳統(tǒng)鈣鈦礦光伏器件由于其光吸收材料中含重金屬元素鉛，限制了此類鈣鈦礦光伏器件的商業(yè)化發(fā)展，而環(huán)境友好型的錫基鈣鈦礦材料有著與鉛基鈣鈦礦材料可比擬甚至更優(yōu)異的光電性能，這表明錫基鹵化物鈣鈦礦太陽能電池比鉛基鈣鈦礦具有更高的理論效率。但是到目前為止報道的錫基鹵化物鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率僅為13.4％，仍遠(yuǎn)低于鉛基鈣鈦礦太陽能電池，同時由于二價錫在空氣中極易氧化且結(jié)晶速度快，導(dǎo)致錫鈣鈦礦鹵化物太陽能電池的穩(wěn)定性也不理想。

影響錫基鈣鈦礦光電性能的因素主要有兩個:前驅(qū)液的穩(wěn)定性和鈣鈦礦薄膜的成核結(jié)晶過程。雖然借鑒傳統(tǒng)太陽能電池穩(wěn)定性提升的方法能在一定程度上修飾錫基鹵化物鈣鈦礦薄膜，抑制缺陷形成，然而效果非常有限，只能針對上述引起缺陷的單個過程調(diào)控等。錫基鹵化物鈣鈦礦成膜過程影響因素較多，從前驅(qū)物開始，就已經(jīng)決定了器件性能最終性能的好壞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提出一種錫基鈣鈦礦薄膜，利用一種還原性絡(luò)合物添加劑，通過少量簡單的前驅(qū)液添加，可實現(xiàn)從“反應(yīng)源頭”和“結(jié)晶過程”上同步抑制錫基鈣鈦礦薄膜的缺陷產(chǎn)生，并且最終的太陽能電池的穩(wěn)定性得到了提升。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種錫基鈣鈦礦薄膜，其特征在于，在制備薄膜的前驅(qū)液中添加還原性絡(luò)合物，所述還原性絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)如下：

R1-R-R2，

其中，R是芳香環(huán)基座，由苯萘吡啶噻吩[1，3，5]三嗪蒽二苯胺三苯胺中的單個或多個共軛基團以任意方式組合；

R1是還原性基團，由硝基醛基肼基次磷酸基酚羥基-OH中的單個或者多個基團以任意方式組合；

R2是絡(luò)合性基團，由羧基硫醇基磺酸基氨基-NH₂，硫脲基酮基，亞砜羥基中的單個或者多個基團以任意方式組合。

進(jìn)一步地，所述錫基鈣鈦礦薄膜為ASnX₃結(jié)構(gòu)，其中，A為甲胺CH₃NH₂、甲脒HC(NH₂)₂、銫Cs⁺中的一種；X為陰離子Cl^-、Br^-、I^-中的一種或幾種。

進(jìn)一步地，所述前驅(qū)液中還包括金屬鹵化物和有機/無機鹽，其中，所述金屬鹵化物為SnX₂，所述有機/無機鹽為AX。

進(jìn)一步地，所述前驅(qū)液的濃度為0.8mol/L；所述前驅(qū)液的溶劑為DMF/DMSO；所述錫基鈣鈦礦薄膜制備過程中的退火溫度為70℃，退火時間30min。

進(jìn)一步地，制備前驅(qū)體溶液的原料用量要求為：碘化亞錫、甲脒氫碘酸鹽、還原性絡(luò)合物的摩爾比為1:1:x，其中ox1。

一種制備如權(quán)利要求1所述的一種錫基鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：