[發明專利]一種二維鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202210274151.0
• 申請日: 2022-03-20
• 公開（公告）號: CN114759145A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 袁建宇;韓晨旭;馬萬里
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

本發明涉及一種二維鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。將記作為P3CT的聚[3?（4?羧基丁基）噻吩?2,5?二基]與含氨基的化合物混合溶解于超純水或醇溶劑中，得到的產物記作P3CT?X溶液；在陽極基底上，采用旋涂法制備P3CT?X薄膜形成傳輸空穴的空穴傳輸層，再在空穴傳輸層上依次制備二維鈣鈦礦吸光層、電子傳輸層、空穴阻擋層及陰極，得到鈣鈦礦太陽能電池。本發明提供的P3CT?X空穴傳輸層薄膜均勻性好，制備方法簡單便捷、重復性高、可實現大規模生產；同時，本發明提供的P3CT?X薄膜前驅體為水或醇溶液，空穴傳輸層具有良好的浸潤性，可應用于大面積空穴傳輸層的制備，提高二維鈣鈦礦太陽能電池的有效面積。

技術領域

本發明涉及一種二維鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，特別涉及一種應用于大面積空穴傳輸層的制備，提高二維鈣鈦礦太陽能電池有效面積，屬于太陽能電池技術領域。

背景技術

鈣鈦礦具有較好的光吸收能力、較低的激子結合能以及較長的載流子擴散長度等優異性質，在過去的幾年內備受關注，其制備的鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率如今已高達25.6%。另外，鈣鈦礦太陽能電池具有結構簡易、制備工藝簡單以及低成本等特點，逐漸成為一種極具競爭力的太陽能電池。而鈣鈦礦本身對于溫度和濕度的不穩定性限制了其發展，二維鈣鈦礦的出現提高了器件穩定性。

為制備高效率的二維鈣鈦礦太陽能電池，要求空穴傳輸層在可見光范圍內具有較高的透光性以及較強的空穴提取能力等。在高效的二維鈣鈦礦太陽能電池結構中，通常采用PEDOT:PSS或PTAA作為空穴傳輸材料，但是PEDOT:PSS由于其酸性會腐蝕鈣鈦礦及基底；PTAA由于其較差的表面浸潤性，使得空穴傳輸層/鈣鈦礦層間接觸變差，且難以制備均勻的大面積薄膜，通常需要采用額外方法提高表面浸潤性，極大地限制了二維鈣鈦礦電池的推廣應用。因此，開發一種空穴提取能力優異且具有良好浸潤性的空穴傳輸材料對實現二維鈣鈦礦大規模商業化發展尤為重要。

聚[3-（4-羧基丁基）噻吩-2,5-二基]（P3CT）是一種典型共軛聚合物材料，具有高空穴提取及傳輸能力、低溫溶液制備、薄膜均勻穩定和與鈣鈦礦能級匹配等特點。P3CT通常和K或Na離子結合，然而，相應的溶液通常存在聚合物團聚等問題，從而影響成膜質量（參見文獻：Li S, Lu H, Kan Z, et al. Engineering of P3CT-Na through diprophyllinetreatment to realize efficient and stable inverted perovskite solar cells[J].Chemical Engineering Journal, 2021, 419: 129581.）。

胺類化合物是鈣鈦礦太陽能電池中常用的添加劑，尤其是含大有機陽離子組分的二維結構鈣鈦礦太陽能電池，這類胺化合物通常用于鈍化鈣鈦礦內部缺陷或改善結晶（參見文獻：Zhou N, Huang B, Sun M, et al. The spacer cations interplay forefficient and stable layered 2D perovskite solar cells[J]. Advanced Energy Materials, 2020, 10(1): 1901566.）。將胺類化合物用于對P3CT進行改性并應用于二維鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層的制備，目前還未見報道。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，采用空氣環境下制備改性P3CT薄膜作為二維鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層從而制備二維鈣鈦礦太陽能電池的方法，提供一種可應用于小面積、大面積及模組基底，制備工藝簡單，成本低、效率高的二維鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

實現本發明目的的技術方案是提供一種二維鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：