[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于單層二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜的太陽(yáng)電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111514006.7
• 申請(qǐng)日: 2021-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114300620A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李美成;黃浩;閆路遙;瞿樹(shù)杰;王欣欣;杜淑賢;崔鵬;紀(jì)軍;劉本玉;劉家梁;趙志國(guó)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華北電力大學(xué);華能集團(tuán)技術(shù)創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L51/42
• 分類(lèi)號(hào): H01L51/42;H01L51/44;H01L51/48
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于單層二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)自下而上依次為：玻璃基底、FTO透明電極、電子傳輸層、二氧化鈦介孔層、二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜、空穴傳輸層、金屬電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單層二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：鈣鈦礦薄膜是一個(gè)單層薄膜，自下而上依次為二維鈣鈦礦薄膜、三維鈣鈦礦薄膜、二維鈣鈦礦薄膜，其中鈣鈦礦薄膜厚度在500～1000nm之間，下部分二維鈣鈦礦薄膜厚度在50～200nm之間，上部分二維鈣鈦礦薄膜厚度在20～200nm之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單層二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：電子傳輸層為二氧化鈦電子傳輸層和氧化錫電子傳輸層中的任意一種，電子傳輸層厚度在20～100nm之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單層二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：二氧化鈦介孔層的厚度在30～150nm之間。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單層二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：空穴傳輸層為Spiro-OMeTAD、PEDOT：PSS、CuSCN、NiO_X中的任意一種。空穴傳輸層厚度在50～100nm之間。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單層二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：金屬電極為Au、Ag、Al、Pt中的任意一種，電極厚度在50～100nm之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單層二維-三維-二維漸變結(jié)構(gòu)鈣鈦礦薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：制備方法為：

1.在潔凈的FTO基底上制備電子傳輸層。

2.在FTO/電子傳輸層基底上制備二氧化鈦介孔層。

3.制備吸附有胺鹽的FTO/電子傳輸層/二氧化鈦介孔層基底，其包含的具體步驟為：

a.配置胺鹽溶液，作為溶質(zhì)的胺鹽為苯乙胺、正丁胺、辛基胺、芐基胺、己胺中的任意一種，溶劑為異丙醇，溶液濃度在5～50mmol/ml之間；

b.在FTO/電子傳輸層/二氧化鈦介孔層基底上旋涂配置好的胺鹽溶液，轉(zhuǎn)速在1000～6000rpm/s之間，時(shí)間在10～100s之間，旋涂完，將基底放在加熱臺(tái)上加熱，加熱溫度在50℃～80℃之間，加熱時(shí)間在5～30min之間。

4.制備MA_XFA_1-XPbI₃鈣鈦礦薄膜，其中X在0～1之間，MA為甲胺離子，F(xiàn)A為甲脒離子。其包含的具體步驟為：

a.配置前驅(qū)體溶液，按化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取MAI(甲胺碘)、FAI(甲脒碘)、PbI₂(碘化鉛)，溶劑由極性溶劑DMF和DMSO混合而成，DMF與DMSO的體積比為4:1，其中DMF為甲基甲酰胺，DMSO為二甲基亞砜，鈣鈦礦前驅(qū)體溶液濃度在0.7～1.8mmol/ml之間；

b.在吸附有胺鹽的FTO基底上采用一步旋涂法制備鈣鈦礦薄膜，旋涂完的鈣鈦礦薄膜放在胺鹽溶液飽和蒸汽的氛圍中退火，所使用的胺鹽溶液，溶質(zhì)為苯乙胺、正丁胺、辛基胺、芐基胺、己胺中的任意一種，溶劑為異丙醇，濃度在5～60mmol/ml之間。鈣鈦礦薄膜的退火溫度在100～150℃之間，退火時(shí)間在5～30min之間，整個(gè)鈣鈦礦薄膜厚度在400-600nm之間。

e.在鈣鈦礦薄膜上制備空穴傳輸層。

f.在空穴傳輸層上制備金屬電極。