[發明專利]預合成鈣鈦礦粉末用于產業化制備太陽能電池的方法

在審

• 申請號: 202210293907.6
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114744129A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳黑晶光電技術有限公司
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 廣東廣盈專利商標事務所(普通合伙) 44339
• 代理人: 李俊

本發明提供一種預合成鈣鈦礦粉末用于產業化制備太陽能電池的方法，鈣鈦礦化學式為ABX₃，所述鈣鈦礦粉末包括單一鈣鈦礦和多種鈣鈦礦混合的粉末。該方法合成得到的鈣鈦礦粉末可以再溶解成為鈣鈦礦前驅體溶液，作為太陽能電池的光吸收層，用于大規模產業化生產。本發明實例提供了一種利用反極性難溶溶劑與碘甲脒、碘化鉛混合的方法，快速得到穩定的鈣鈦礦粉末，將該粉末用于鈣鈦礦薄膜太陽能電池制備，可以提高電池的效率性能和穩定性。且隨著時間增長，預合成鈣鈦礦粉末制備的太陽能電池比較于一般鈣鈦礦溶液，其效率保持穩定。該方法合成的鈣鈦礦粉末可以大量制備和保存，同時保持穩定性，未來可以用于大規模產業化生產。

技術領域

本發明涉及鈣鈦礦太陽能電池制備技術，尤其涉及鈣鈦礦粉末合成和鈣鈦礦薄膜前驅體制備。

背景技術

隨著社會不斷發展，如何利用太能光能源代替其他自然能源已經成為熱門話題，鈣鈦礦材料具有合適的直接帶隙、高載流子遷移率和大吸收系數等優異的光電特性，是極為優秀的太陽能電池材料。目前鈣鈦礦太陽能電池材料的能換轉換效率最高記錄已經超過25％，接近光伏產業中硅基太陽能電池的效率。而且鈣鈦礦材料制備簡單、結構組分靈活可調，大多數高效率的鈣鈦礦太陽能電池都是通過將昂貴的高純度原材料鹵化鉛和有機胺的鹵酸鹽與一種或多種非質子性溶劑混合制備得到的。毋庸置疑，選用高純度的的原材料能提高鈣鈦礦材料的性能，提升電池效率。然而，這種方法一方面會極大地提高制備成本，不利于未來商業化制造；另一方面，每個獨立的制備批次稱取的原材料的質量都不盡相同，可能導致鈣鈦礦材料性能出現波動，不利于高效率電池的反復制備和量產。人為稱量誤差和各個組分之間溶解度的差異也使得難以獲得精確化學計量比的鈣鈦礦晶體材料。更重要的是，鈣鈦礦的原材料，如碘化鉛(PbI₂)和碘甲脒(FAI)，對空氣和環境濕度尤為敏感，而且由這些原材料制備的鈣鈦礦，如FAPbI₃，也同樣不穩定。如何獲得和儲存更穩定的鈣鈦礦材料、制備壽命更長的鈣鈦礦太陽能電池，將是未來鈣鈦礦產業化發展的一個重大的挑戰。

發明內容

為了解決上述難題，制備效率重復性高、壽命更長的鈣鈦礦太陽能電池，本發明提供了一種預合成鈣鈦礦粉末用于產業化制備太陽能電池的方法。

本發明提供了一種預合成鈣鈦礦粉末用于產業化制備太陽能電池的方法，包括以下步驟：

步驟1、利用化學反應法合成得到鈣鈦礦粉末；

步驟2、稱取一定量鈣鈦礦粉末加入溶劑制備成前驅體溶液；

步驟3、將前驅體溶液用作吸光層制備鈣鈦礦太陽能電池。

所述鈣鈦礦化學式為ABX₃，其中A為一價陽離子，包括銫、銣堿金屬、甲脒(、甲銨末端胺基陽離子中的一種；B為二價陽離子，包括鉛、錫、鉍、銅、鎵、鍺金屬陽離子中的一種；X為一價陰離子，包括氯、溴、碘鹵素離子、硫氰酸根擬鹵素離子中的一種。

所述鈣鈦礦粉末包括一種或多種鈣鈦礦混合的粉末，所述鈣鈦礦粉末化學通式為(A¹_x1A²_x2……Aⁿ_xn)B(X¹_y1X²_y2……X^m_ym)₃，其中A¹、A²、……、Aⁿ為不同種A陽離子，X¹、X²、……、X^m為不同種X陰離子，x₁+x₂+……+x_n＝1，y₁+y₂+……+y_m＝1，1≤n，m。