[發明專利]一種微納米島狀碳酸鹽薄膜、制備方法及鈣鈦礦太陽能電池

在審

• 申請號: 202211209041.2
• 申請日: 2022-09-30
• 公開（公告）號: CN115498112A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 陳棋;朱城;白陽
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01L51/44
• 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L51/48;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張潔

1.一種微納米島狀碳酸鹽薄膜，其特征在于：所述碳酸鹽為熱膨脹系數為10×10^-5K^-1～40×10^-5K^-1的堿金屬碳酸鹽，微納米島狀結構的直徑為100nm～3000nm，所述薄膜的厚度為0.5nm～10nm。

2.如權利要求1所述的一種微納米島狀碳酸鹽薄膜，其特征在于：所述碳酸鹽納米島狀結構的直徑為500nm～1000nm。

3.如權利要求1所述的一種微納米島狀碳酸鹽薄膜，其特征在于：所述碳酸鹽的熱膨脹系數為20×10^-5K^-1～30×10^-5K^-1。

4.如權利要求3所述的一種微納米島狀碳酸鹽薄膜，其特征在于：所述碳酸鹽為Li₂CO₃、Na₂CO₃、K₂CO₃、Rb₂CO₃或Cs₂CO₃。

5.一種如權利要求1～4任意一項所述的微納米島狀碳酸鹽薄膜的制備方法，其特征在于：所述方法步驟包括：

將摩爾濃度為10^-6mol/mL～10^-2mol/mL的堿金屬碳酸鹽水溶液以3000rpm～6000rpm的轉速旋涂到基底上，100℃～200℃下退火1min～15min，退火氣氛為空氣，在基底上得到一種微納米島狀碳酸鹽薄膜；

或采用熱蒸發法在基底上沉積堿金屬碳酸鹽薄膜，蒸鍍真空度小于1×10^-4Pa，之后在100℃～200℃下退火1min～5min，升溫速率為50℃/秒～200℃/秒，退火氣氛為氮氣，在基底上得到一種微納米島狀碳酸鹽薄膜。

6.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：包括空穴傳輸層、鈣鈦礦活性層和電子傳輸層，如權利要求1～4任意一項所述的一種微納米島狀碳酸鹽薄膜作為界面修飾層位于鈣鈦礦活性層的一側或兩側。

7.如權利要求6所述的一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：當所述界面修飾層位于空穴傳輸層與鈣鈦礦活性層之間時，厚度為8nm～10nm；當所述界面修飾層位于電子傳輸層與鈣鈦礦活性層之間時，厚度為2nm～3nm。

8.如權利要求6所述的一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述鈣鈦礦活性層的熱膨脹系數為2×10^-5K^-1～8×10^-5K^-1。

9.如權利要求6所述的一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述鈣鈦礦活性層為ABX₃鈣鈦礦晶體，其中A為甲脒、甲胺、胍、銫、銣和鉀中的一種以上，B為過渡金屬和IV到VI族元素中的一種以上，X為鹵素離子碘離子、氯離子、溴離子或硫氰根離子中的一種以上，所述鈣鈦礦吸光層的厚度為100nm～1000nm；

所述空穴傳輸層材料為2,2',7,7'-四(N,N-對甲氧苯胺基)-9,9'-螺二芴、甲氧基三苯胺-氟代甲脒、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚-3已基噻吩、硫氰酸亞銅、氧化鎳、三蝶烯為核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、N-(4-苯胺)咔唑-螺雙芴、聚[雙(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]或聚噻吩；所述空穴傳輸層的厚度為50nm～300nm；

所述電子傳輸層材料為酰亞胺化合物、醌類化合物、富勒烯及其衍生物，Cd、Zn、In、Pb、Mo、W、Sb、Bi、Cu、Hg、Ti、Ag、Mn、Fe、V、Sn、Zr、Sr、Ga、Nb、Mg、Si和Cr的金屬氧化物及其摻雜氧化物，以及氟化鋰、氟化鈣中的任意一種；所述電子傳輸層的厚度為10nm～100nm。

10.如權利要求6所述的一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述鈣鈦礦太陽能電池還包括襯底和對電極，所述襯底為氧化銦錫導電玻璃、摻氟氧化錫導電玻璃、氧化銦錫聚萘二甲酸乙二醇酯或氧化銦錫聚對苯二甲酸類；所述對電極層材料為鉑、金、銅、銀、鋁、鉻金屬或含有所述金屬的合金，所述對電極層厚度為80nm～500nm。