一種吸光層鈍化劑及其制備的鈣鈦礦太陽能電池制造技術

公開了一種用于鈣鈦礦太陽能電池的吸光層鈍化劑，該吸光層鈍化劑選自式1的化合物。此外，還公開了一種吸光層鈍化劑組合物和由其形成的鈍化層，以及包括該鈍化層的鈣鈦礦太陽能電池。通過在本發明專利技術吸光層上形成特定的鈍化層，使得所得到的鈣鈦礦太陽能電池各項性能參數進一步改善。數進一步改善。

【技術實現步驟摘要】
一種吸光層鈍化劑及其制備的鈣鈦礦太陽能電池


[0001]本專利技術屬于太陽能電池
，具體涉及一種吸光層鈍化劑及其制備的鈣鈦礦太陽能電池。

技術介紹

[0002]在我國西部廣大地區尤其是偏遠地區，由于道路難行，線纜鋪設難度大，電力相對匱乏等原因，造成道路照明條件落后，人們夜間出行存在安全隱患，也給鄉村振興帶來巨大的阻礙。隨著光伏技術的發展，作為再生能源的太陽能電池與LED路燈結合而成的太陽能路燈，已在我國多個城市和鄉鎮掀起建設熱潮。
[0003]當前以光伏效應工作的晶硅太陽能電池，是普遍利用的第一代太陽能電池。第二代太陽能電池是采用非晶硅及氧化物為材料的薄膜太陽能電池。
[0004]相比第一代和第二代太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池生產成本低，能量回收周期短，適于大面積連續生產，運輸安裝方便；同時光吸收系數遠高于晶體硅，作為吸光層的薄膜僅需1微米左右的厚度，大大降低了材料的需求量。同時，鈣鈦礦材料的沉積溫度較低，無需復雜的處理條件。鈣鈦礦太陽能電池可以通過簡單的低成本成膜技術，例如旋涂法、浸涂法、絲網印刷和雙源蒸鍍法制備。鈣鈦礦材料可以直接沉積在玻璃和不銹鋼等剛性襯底上，也可以沉積或生長在塑料或樹脂等柔性襯底上，在智能路燈、高速公路太陽能采集系統和弱光室內采集系統等亮化工程領域具有廣泛的應用前景。
[0005]然而，鈣鈦礦太陽能電池的制備工藝仍然缺乏相應的標準。在使用鈣鈦礦的原料配制前驅體溶液時，實際上是膠體分散液，而不是分子級溶液。前驅體溶液中各組分原料的特性尤其是各組分種類及其比例對前驅體形成的膠體分散液和隨后形成的鈣鈦礦薄膜和鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能產生關鍵影響。但是，人們對鈣鈦礦原料如何影響前驅體膠體分散液的性質、鈣鈦礦薄膜的質量以及最終形成的鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能等方面，知之甚少。
[0006]初步相關研究表明，前驅體溶液中存在的(Pb
n
I
m
)
+2n
?
m
離子與極性非質子溶劑的相互作用決定了MAPbI3中間相以及最終的成膜。然而，現有技術在研究PbI2S4中間相對前驅體膠體分散液的性質、鈣鈦礦薄膜的質量以及最終形成的鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能等方面仍然存在相當大的盲區，很多情況下形成的薄膜存在較多缺陷，進而導致阻礙光生載流子傳輸，降低電池的短路電流，最終影響鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率(PCE)。
[0007]各種各樣的方法被提出來以鈍化鈣鈦礦薄膜吸光層，通常分為兩類。K、Rb、Cu、Ni和Zn離子通過與碘離子形成離子鍵，從而阻止碘離子遷移。有機銨類化合物和電子給提化合物通過配位鍵的相互作用使鈣鈦礦鈍化。上述鈍化劑有利于鈣鈦礦吸光層中光生載流子的傳輸，降低載流子的復合，進而提高鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率(PCE)。
[0008]然而，目前已知的吸光層鈍化劑仍然存在鈍化效果不佳的缺陷，導致開路電壓Voc、短路電流Jsc、填充因子FF和光電轉換效率PCE等各項性能參數不佳，因而仍然需要尋找一種各項性能參數進一步改善的吸光層鈍化劑及其制備的鈣鈦礦太陽能電池。

技術實現思路

[0009]本專利技術的目的在于提供一種吸光層鈍化劑及其制備的鈣鈦礦太陽能電池。相對于現有技術，由本專利技術所述鈣鈦礦吸光層鈍化劑所得到的鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓Voc、短路電流Jsc、填充因子FF和光電轉換效率PCE等各項性能參數進一步改善。
[0010]為了解決上述技術問題，一方面，本專利技術采用以下技術方案：一種用于鈣鈦礦太陽能電池的吸光層鈍化劑，其特征在于，所述吸光層鈍化劑選自式1的化合物，
[0011][0012]其中，m和n各自獨立地選自0
?
4的整數。
[0013]優選地，m和n各自獨立地選自0
?
3的整數；更優選地，m和n各自獨立地選自0
?
2的整數；以及，最優選地，m和n各自獨立地選自0或1的整數。
[0014]根據本專利技術所述的吸光層鈍化劑，其中，所述吸光層鈍化劑選自式2的化合物，
[0015][0016]在式2中，NH2的取代位置可以是苯醚基的鄰位、間位或對位。
[0017]根據本專利技術所述的吸光層鈍化劑，其中，所述吸光層鈍化劑選自式3的化合物，
[0018][0019]進一步地，本專利技術提供了一種用于鈣鈦礦太陽能電池的吸光層鈍化劑組合物，包括根據本專利技術所述的吸光層鈍化劑和有機溶劑。
[0020]根據本專利技術所述的吸光層鈍化劑組合物，其中，所述有機溶劑選自氯苯。
[0021]根據本專利技術所述的吸光層鈍化劑組合物，其中，所述吸光層鈍化劑與所述有機溶劑的重量體積比為(1
?
5)mg:1mL。
[0022]優選地，所述吸光層鈍化劑與所述有機溶劑的重量體積比為(1.5
?
4.5)mg:1mL；更優選地，所述吸光層鈍化劑與所述有機溶劑的重量體積比為(2
?
4)mg:1mL；以及，所述吸光層鈍化劑與所述有機溶劑的重量體積比為(2.5
?
3.5)mg:1mL。
[0023]另一方面，本專利技術提供了一種用于鈣鈦礦太陽能電池的鈍化層，所述鈍化層由根據本專利技術所述的吸光層鈍化劑組合物在吸光層上旋涂形成。
[0024]根據本專利技術所述的鈍化層，其中，所述旋涂的工藝參數為：轉速為3000
?
5000rpm，時間為20
?
40s。
[0025]優選地，所述旋涂的工藝參數為：轉速為3500
?
4500rpm，時間為25
?
35s。
[0026]又一方面，本專利技術還提供了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包括根據本專利技術所述的鈍化層。
[0027]根據本專利技術所述的鈣鈦礦太陽能電池，其中，所述吸光層由包括PbI2粉末、MAI粉末和二甲亞砜以及有機溶劑的吸光層前驅體溶液形成；或者，所述吸光層由包括PbI2粉末、MAI粉末、DMAI粉末和二甲亞砜以及有機溶劑的吸光層前驅體溶液形成。
[0028]不希望局限于任何理論，通過在本專利技術吸光層上形成特定的鈍化層，使得所得到的鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓Voc、短路電流Jsc、填充因子FF和光電轉換效率PCE等各項性能參數進一步改善。
具體實施方式
[0029]下面結合具體實施方式，進一步闡述本專利技術。
[0030]應理解，本專利技術的具體實施方式僅用于闡釋本專利技術的精神和原則，而不用于限制本專利技術的范圍。此外應理解，在閱讀了本專利技術的內容之后，本領域技術人員可以對本專利技術的技術方案作出各種改動、替換、刪減、修正或調整，這些等價技術方案同樣落于本專利技術權利要求書所限定的范圍。
[0031]在本專利技術中，如另有說明，所有百分比為重量百分比。
[0032]氟摻雜氧化錫(FTO)玻璃表面電阻為10Ωsq
?1(尺寸2.5cm
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2.5cm)。將FTO玻璃本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于鈣鈦礦太陽能電池的吸光層鈍化劑，其特征在于，所述吸光層鈍化劑選自式1的化合物，其中，m和n各自獨立地選自0
?
4的整數。2.根據權利要求1所述的吸光層鈍化劑，其中，所述吸光層鈍化劑選自式2的化合物，3.根據權利要求2所述的吸光層鈍化劑，其中，所述吸光層鈍化劑選自式3的化合物，4.一種用于鈣鈦礦太陽能電池的吸光層鈍化劑組合物，包括根據權利要求1
?
3任一項所述的吸光層鈍化劑和有機溶劑。5.根據權利要求4所述的吸光層鈍化劑組合物，其中，所述有機溶劑選自氯苯。6.根據權利要求4或5所述的吸光層鈍化劑組合物，其中，所述吸光層鈍化劑與所述有機溶劑的重量體積比為(1
?
5)mg:1m...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦建松，章立宗，沈祥，許海峰，王軍慧，汪磊，李勇，劉安文，王松，閆志坤，倪宏宇，陳明，董欽，賀明，曹文斌，金鋼，黃濤，戚宣威，金乃正，
申請(專利權)人：紹興建元電力集團有限公司，
類型：發明
國別省市：