[發明專利]一種鈣鈦礦吸收層、制備方法及鈣鈦礦太陽能電池

在審

• 申請號: 202211031322.3
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115425153A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 吳宜尚;楊新強;邱開富;王永謙;陳剛
• 申請（專利權）人: 浙江愛旭太陽能科技有限公司;珠海富山愛旭太陽能科技有限公司;天津愛旭太陽能科技有限公司;廣東愛旭科技有限公司
• 主分類號: H01L51/46
• 分類號: H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48
• 代理公司: 北京市天元律師事務所 16010
• 代理人: 賈振勇

1.一種鈣鈦礦吸收層，用于鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦吸收層由鈣鈦礦晶體與摻雜金屬R原子的MOF材料反應制得，所述鈣鈦礦晶體的結構式為PbMAX₃，其中，X為F、Cl、Br、I中的一種或多種；所述摻雜金屬R原子的MOF材料的結構式為C₈H₁₀N₄U_1-yR_y；U和R分別為Zn、Ni、Fe、Co、Cu或稀土金屬中的一種或多種，且U和R互不相同，所述R的質量分數小于所述U的質量分數。

2.根據權利要求1所述的一種鈣鈦礦吸收層，其特征在于，所述U的質量分數為15～40％，R的質量分數為0.5～10％。

3.根據權利要求1所述的一種鈣鈦礦吸收層，其特征在于，所述PbMAX₃與所述C₈H₁₀N₄U_1-yR_y的摩爾數之比為0.5～5。

4.根據權利要求1所述的一種鈣鈦礦吸收層，其特征在于，所述鈣鈦礦晶體包覆在所述MOF材料的框架內部或附著在所述MOF材料的框架表面，所述摻雜金屬R原子均勻分布在所述MOF材料的框架中，且所述摻雜金屬R原子與MOF材料的非金屬成化學鍵。

5.根據權利要求1所述的一種鈣鈦礦吸收層，其特征在于，所述MOF材料的框架為十二面體結構，所述鈣鈦礦晶體位于所述十二面體結構的體心，所述摻雜金屬原子分布在所述十二面體結構的各頂點位置。

6.一種鈣鈦礦吸收層的制備方法，用于制備如權利要求1-5任意一項所述鈣鈦礦吸收層，其特征在于，包括以下步驟：

步驟A，制備摻雜金屬原子的MOF材料：將金屬U鹽溶液和金屬R鹽溶液溶于C溶液中，并攪拌均勻后加入至含有D溶液的C溶液得到混合溶液，將混合溶液加熱、冷卻并過濾得到摻雜金屬R原子的MOF材料；C溶液為甲醇、乙醇、異丙醇或丙酮中的一種或多種，D溶液為二甲基咪唑、N,N-二甲基甲酰胺、三(2-苯并咪唑甲基)胺中一種或多種；

步驟B，制備鈣鈦礦溶液：將等物質的量比的PbX₂和MAX加入E溶液中，并攪拌配置成PbMAX₃溶液，X為F、Cl、Br、I中的一種或多種，所述E溶液為DMF、DMSO、NMP、γ-丁內酯中的一種或者多種；

步驟C，制備鈣鈦礦吸收層：將步驟A得到的所述摻雜金屬R原子的MOF材料與步驟B得到的PbMAX₃溶液與所述E溶液混合配置成前驅體溶液；將所述前驅體溶液旋涂在基片上，在旋涂過程中向所述基片滴加反溶劑，得到鈣鈦礦前驅體薄膜，并將所述鈣鈦礦前驅體薄膜退火形成由鈣鈦礦晶體與摻雜金屬R原子的MOF材料組成的鈣鈦礦吸收層。

7.根據權利要求6所述的鈣鈦礦吸收層的制備方法，其特征在于，所述步驟A中，所述金屬U鹽溶液為硝酸鋅、硫酸鋅或氯化鋅中的一種或多種，所述金屬R鹽溶液為乙酰丙酮鎳、硝酸鎳、硫酸鎳或氯化鎳中的一種或多種。

8.根據權利要求6所述的鈣鈦礦吸收層的制備方法，其特征在于，所述步驟A中，所述金屬U鹽溶液中的金屬U和所述金屬R鹽溶液的金屬R的摩爾數之比為9～95。

9.根據權利要求6所述的鈣鈦礦吸收層的制備方法，其特征在于，所述步驟A中，將所述混合溶液通過水熱釜中進行水熱加熱2-8h。

10.根據權利要求6所述的鈣鈦礦吸收層的制備方法，其特征在于，所述步驟A中，過濾得到摻雜金屬R原子的MOF材料之后還包括：

通過清洗溶液對所述摻雜金屬R原子的MOF材料進行清洗。