[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦墨水以及其應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210076369.5
• 申請(qǐng)日: 2022-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN114464692A
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李望南;宋克萌;程家豪;山承才;周鵬;劉鎏;李俊彬;盧少娟;陳美華;梁桂杰;汪競(jìng)陽;鐘志成;黃福志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北文理學(xué)院
• 主分類號(hào): H01L31/032
• 分類號(hào): H01L31/032;H01L31/18;H01L31/0352
• 代理公司: 深圳市世紀(jì)恒程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44287
• 代理人: 熊海武

本發(fā)明公開一種鈣鈦礦墨水以及其應(yīng)用，涉及鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域。其中，所述鈣鈦礦墨水包括以下組分：二甲胺氫碘酸鹽、碘化鉛、碘化銫和混合溶劑，其中，所述混合溶劑包括二甲基甲酰胺和二甲基亞砜，所述二甲基甲酰胺與二甲基亞砜的體積比為6.8～7.2：2.8～3.2。本發(fā)明通過對(duì)原料的選擇、混合溶劑比例的設(shè)計(jì)，使得到的鈣鈦礦墨水能在160℃制得CsPbI₃薄膜，實(shí)現(xiàn)了CsPbI₃成膜的低溫退火，且得到的CsPbI₃薄膜的形貌好、晶界穩(wěn)定性高、缺陷密度低，從而使CsPbI₃薄膜的溫度和濕度穩(wěn)定性優(yōu)異；此外，低溫退火的實(shí)現(xiàn)，使CsPbI₃薄膜的制備更易操作，成本低廉，有利于大規(guī)模生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鈣鈦礦墨水以及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

能源短缺與環(huán)境污染是當(dāng)今人類世界面臨的兩大難題，取之不盡用之不竭的太陽能是一種較為理想的可再生能源。鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)等第三代太陽能電池技術(shù)具有低成本、高效率、易組裝及柔性等優(yōu)勢(shì)。自2009年鈣鈦礦材料應(yīng)用于太陽能電池以來，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率迅速上升到25％以上，但由于有機(jī)組分的存在使得鈣鈦礦存在熱不穩(wěn)定的情況，使用無機(jī)材料來替代有機(jī)材料便成為了提高鈣鈦礦穩(wěn)定性的一種有效的方法。

目前，主要采用Cs取代或部分取代鈣鈦礦中的有機(jī)組分，其中，全無機(jī)銫鉛鹵鈣鈦礦(CsPbX₃，X＝I，Br)薄膜具有較高的吸收系數(shù)，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和電荷遷移率受到諸多關(guān)注。黑色相的CsPbI3鈣鈦礦作為全無機(jī)鈣鈦礦具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，同時(shí)，其帶隙約為1.7eV，被認(rèn)為是高效太陽能電池(PSCs)的候選材料之一，在光伏領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

制備全無機(jī)鈣鈦礦薄膜的工藝大致分為蒸發(fā)法和溶液法(一步旋涂法、兩步旋涂法、兩步浸漬法、噴涂/刮涂)，其中，一步旋涂法是先制備鈣鈦礦墨水(也稱鈣鈦礦前驅(qū)體溶液)，經(jīng)過旋涂和加熱退火制得，該方法操作簡(jiǎn)單，但現(xiàn)有的鈣鈦礦墨水旋涂后，需要在200～220℃的高溫下退火促進(jìn)鈣鈦礦形核，從而制得鈣鈦礦薄膜，而高溫退火會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦薄膜的缺陷密度高、晶界穩(wěn)定性低，從而限制了其應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提出一種鈣鈦礦墨水以及其應(yīng)用，旨在解決現(xiàn)有的鈣鈦礦薄膜的缺陷密度高和晶界穩(wěn)定性低的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種鈣鈦礦墨水，所述鈣鈦礦墨水包括以下組分：

二甲胺氫碘酸鹽、碘化鉛、碘化銫和混合溶劑，

其中，所述混合溶劑包括二甲基甲酰胺和二甲基亞砜，所述二甲基甲酰胺與二甲基亞砜的體積比為6.8～7.2：2.8～3.2。

可選地，所述鈣鈦礦墨水中，每1mL所述混合溶劑中加入75～77mg所述二甲胺氫碘酸鹽、229～233mg碘化鉛和128～131mg碘化銫。

基于上述目的，本發(fā)明還提出一種全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

S10、在基底上設(shè)置電子傳輸層；

S20、在所述電子傳輸層上旋涂如上所述的鈣鈦礦墨水，然后在160～180℃退火25～35min，得到鈣鈦礦薄膜；

S30、在所述鈣鈦礦薄膜上設(shè)置空穴傳輸層；

S40、在所述空穴傳輸層上設(shè)置金屬電極層，得到全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池。

可選地，步驟S10包括：

將鈦酸正丁酯溶液旋涂在基底表面，在120～130℃退火4～6min，然后在常溫下退火25～35min，得到設(shè)置在基底上的電子傳輸層。

可選地，所述鈦酸正丁酯溶液的濃度為0.14～0.16mol/L；