[發明專利]一種氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池、其制備方法及應用

在審

• 申請號: 202210540492.8
• 申請日: 2022-05-17
• 公開（公告）號: CN115000209A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 臺啟東;張祥;張丹
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0392;H01L31/068;H01L31/18
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 石超群

1.一種氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述電池結構從下到上依次為透明導電襯底、電子傳輸層、氟化界面層、無機鈣鈦礦吸光層和碳電極；所述氟化界面層為三氟乙酸鉀。

2.根據權利要求1所述的氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述透明導電襯底為ITO導電玻璃或FTO導電玻璃；所述電子傳輸層為SnO₂層；所述無機鈣鈦礦吸光層為CsPbI₂Br。

3.一種如權利要求1或2所述的氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1:配制SnO₂前驅體分散液，在清潔后的透明導電襯底表面旋涂SnO₂前驅體分散液，退火得到SnO₂電子傳輸層；

S2：配制三氟乙酸鉀前驅體溶液，在步驟S1得到的SnO₂電子傳輸層表面旋涂三氟乙酸鉀前驅體溶液，退火得到三氟乙酸鉀氟化界面層；

S3：配制CsPbI₂Br前驅體溶液，在步驟S2得到的三氟乙酸鉀氟化界面層表面旋涂CsPbI₂Br前驅體溶液，退火得到CsPbI₂Br無機鈣鈦礦吸光層；

S4：在步驟S3得到的CsPbI₂Br無機鈣鈦礦吸光層表面涂布碳電極，退火得到氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池。

4.根據權利要求3所述的氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟S1在空氣環境中完成；所述步驟S2、S3和S4在惰性氣氛中完成。

5.根據權利要求3所述的氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟S1中，具體操作方法如下：將SnO₂納米顆粒或膠體分散在水中，攪拌均勻，得到濃度為2wt％-10wt％的SnO₂前驅體分散液，在透明導電襯底表面旋涂SnO₂前驅體分散液，300-500rpm旋轉3-5s，2000-4000rpm旋轉20-40s，40-150℃退火30-60min得到SnO₂電子傳輸層。

6.根據權利要求3所述的氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中，具體操作方法如下：將三氟乙酸鉀添加到乙酸乙酯溶劑中，濃度為0.1-1.0mg/ml，攪拌至完全溶解，在SnO₂電子傳輸層表面旋涂三氟乙酸鉀前驅體溶液，300-500rpm旋轉3-5s，2000-4000rpm旋轉20-40s，40-120℃退火5-15min得到三氟乙酸鉀氟化界面層。

7.根據權利要求3所述的氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中，旋涂三氟乙酸鉀前驅體溶液前，先采用紫外臭氧預處理SnO₂電子傳輸層5-15min。

8.根據權利要求3所述的氟化界面層修飾的低溫碳基無機鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟S3中，具體操作如下：將CsI，PbI₂(DMSO)絡合物，PbBr₂(DMSO)絡合物和Pb(Ac)₂添加劑按照摩爾比1:0.5:0.5:0.02混合添加到體積比1:3-4的二甲基亞砜和二甲基甲酰胺混合溶劑中，摩爾濃度為0.9-1.1M，攪拌至完全溶解得到CsPbI₂Br前驅體溶液；在三氟乙酸鉀氟化界面層表面旋涂CsPbI₂Br前驅體溶液，1000-1500rpm旋轉10-15s，3000-4000rpm旋轉30-40s，在旋涂結束前的15-20s，滴加綠色反溶劑乙酸乙酯，110-130℃退火10-15min得到CsPbI₂Br無機鈣鈦礦吸光層。