[發(fā)明專利]一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211065505.7
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115332454A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱泉峣;梁瀟;周先放;王非;胡漢林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號: H01L51/48
• 分類號: H01L51/48;H01L51/46;H01L51/42
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉

本發(fā)明公開一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。該方法包括：將碘化鉛與UIO?66?DMSA的混合溶液旋涂于電子傳輸層表面，退火得到碘化鉛層；將有機鹵化物溶液旋涂于碘化鉛層表面，退火得到鈣鈦礦層。本發(fā)明使用兩步旋涂工藝并且在碘化鉛溶液中引入UIO?66?DMSA，其與碘化鉛溶液混合能形成多孔狀薄膜，更利于后續(xù)有機鹵化物溶液的滲透，提高鈣鈦礦的轉(zhuǎn)化效率。UIO?66?DMSA支鏈上的巰基與鉛離子有較強的相互作用，可以調(diào)節(jié)結(jié)晶，鈍化帶正電的缺陷。UIO?66?DMSA與鈣鈦礦具有較強的穩(wěn)定性，能有效抑制鈣鈦礦晶體表面的缺陷產(chǎn)生。使用UIO?66?DMSA改性后的鈣鈦礦器件具有優(yōu)異的光電性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

有機-無機鹵化物鈣鈦礦太陽能電池作為新興光伏技術(shù)的領(lǐng)跑者，其功率轉(zhuǎn)換效率達到創(chuàng)紀錄的25.7％，引起了極大的研究興趣。在這個階段，提高鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性以及大面積的制備越來越受到關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

與一步法相比，兩步制造方法因其更好的結(jié)晶控制和更高的可重復(fù)性而被應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池的大面積制造。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，致密的碘化鉛薄膜嚴重阻礙了有機鹵化物溶液的滲透，碘化鉛向鈣鈦礦薄膜的轉(zhuǎn)化效率不理想以及鈣鈦礦晶體材料內(nèi)部不可避免的離子缺陷，嚴重阻礙了進一步的發(fā)展。

基于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有鈣鈦礦薄膜存在缺陷，導(dǎo)致器件光電轉(zhuǎn)化效率低和不穩(wěn)定的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的第一方面提供一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其中，包括步驟：

提供導(dǎo)電基底；

在所述導(dǎo)電基底表面制備電子傳輸層；

在所述電子傳輸層表面制備鈣鈦礦層，所述鈣鈦礦層包括鈣鈦礦本體和UIO-66-DMSA；

在所述鈣鈦礦層表面制備空穴傳輸層；

在所述空穴傳輸層表面制備電極；

其中，在所述電子傳輸層表面制備鈣鈦礦層的步驟，具體包括：

提供碘化鉛與UIO-66-DMSA的混合溶液，提供有機鹵化物溶液；

將所述碘化鉛與UIO-66-DMSA的混合溶液旋涂于所述電子傳輸層表面，進行第一退火處理，得到碘化鉛層；

將所述有機鹵化物溶液旋涂于所述碘化鉛層表面，經(jīng)第二退火處理，得到所述鈣鈦礦層。

本發(fā)明在碘化鉛層中引入MOF材料UIO-66-DMSA，并采用兩步旋涂技術(shù)制備鈣鈦礦層。在第一步中使用UIO-66-DMSA對碘化鉛層進行改性，能有效形成多孔狀碘化鉛層，這更有利于第二步有機鹵化物溶液的滲透，提升鈣鈦礦的轉(zhuǎn)化效率，并且能有效減少鈣鈦礦層的缺陷態(tài)，促進鈣鈦礦層的載流子遷移率、結(jié)晶度，以及增強鈣鈦礦器件的穩(wěn)定性、耐水性，從而提高器件的光電轉(zhuǎn)化效率。

另外，本發(fā)明運用兩步旋涂工藝制備鈣鈦礦層，可分步對鈣鈦礦層的缺陷態(tài)進行調(diào)控，并且去除了氯苯等反溶劑，可以實現(xiàn)快速大面積器件生產(chǎn)。且該旋涂工藝，工藝技術(shù)成熟，制備工藝簡單，重復(fù)性高。

可選地，所述鈣鈦礦層中，所述UIO-66-DMSA的質(zhì)量占比為0.1～10％。

可選地，所述鈣鈦礦本體為ABX₃，其中，A包括甲胺根陽離子、甲脒根陽離子、銫陽離子；B包括鉛陽離子；X包括氯陰離子、溴陰離子和碘陰離子。

可選地，所述碘化鉛與UIO-66-DMSA的混合溶液的制備方法，包括步驟：