【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域，主要涉及一種成本低效率高的碳基鈣鈦礦太陽能電池的制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、太陽能電池利用光生伏特效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，是一種高效的能源利用技術(shù)，目前已發(fā)展了多種類型的光伏器件。其中鈣鈦礦太陽能電池因其優(yōu)越的光電轉(zhuǎn)換能力，帶隙可調(diào)，原料豐富，制備工藝簡單等優(yōu)勢成為了研究焦點，在短短十幾年間，光電性能飛速提升，其光電轉(zhuǎn)換效率從3.8％發(fā)展到現(xiàn)在的26.1％。鈣鈦礦太陽能電池的迅猛發(fā)展表現(xiàn)出極大的發(fā)展?jié)摿蜕虡I(yè)前景。然而常規(guī)的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)使用的空穴傳輸層和背電極不僅價格昂貴，沉積工藝復(fù)雜，且容易發(fā)生離子遷移，難以保證器件的穩(wěn)定性，阻礙了其進一步的商業(yè)化發(fā)展。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，解決空穴傳輸層材料和金屬電極材料帶來的成本和工藝問題，制備效率優(yōu)異，穩(wěn)定性良好，成本低廉的鈣鈦礦太陽能電池。
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)是這樣實施的：
3、碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：
4、鈣鈦礦太陽能電池從下到上依次包括玻璃基板，電子傳輸層，鈣鈦礦層，碳電極；制備的具體步驟如下：
5、s1將玻璃基板進行清洗；
6、s2在清洗后的玻璃基板上通過旋涂法沉積電子傳輸層；
7、s3配制鈣鈦礦前驅(qū)體溶液：
8、將碘化鉛、甲基碘化銨(mai)、甲瞇氫碘酸鹽(fai)、碘化銫和1,3-丙二胺鹽酸鹽(pd
9、s4將s3配制的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液通過旋涂法均勻涂布在電子傳輸層表面，對鈣鈦礦濕膜進行退火處理得到鈣鈦礦層；
10、s5在鈣鈦礦層上刮涂碳漿，退火后得到所述碳電極。
11、進一步地，步驟s1中所述的清洗是指依次使用乙醇、日用洗滌劑、去離子水、異丙醇和乙醇分別超聲清洗玻璃基板10～20min，然后于50～70℃下進行烘干10～15min，繼續(xù)使用紫外臭氧(uv)處理10～20min。
12、進一步地，步驟s2所述的沉積電子傳輸層是指將15～17wt％二氧化錫水分散液和去離子水按照體積比為1：5的比例進行混合得到氧化錫溶液，后取所述的氧化錫溶液均勻涂布在玻璃基板上，1×1cm2的玻璃基板上涂布40～60μl的氧化錫溶液，啟動勻膠機，旋涂速度為4000r/min，旋涂時間為30s，旋涂結(jié)束后在130～150℃下加熱20～30min得到電子傳輸層。
13、進一步地，步驟s4所述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的涂布是指：將攪拌均勻的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液用帶有聚四氟乙烯有機系濾膜的一次性無菌針筒過濾，然后將其均勻涂布在電子傳輸層上，1×1cm2的電子傳輸層上涂布50μl的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，啟動勻膠機，旋涂速度為4000r/min，旋涂時間為30s，在高速旋轉(zhuǎn)6～8s期間滴加反溶劑氯苯，滴加體積用量為鈣鈦礦前驅(qū)體溶液體積量的4倍。
14、進一步地，步驟s4所述的鈣鈦礦濕膜退火處理指的是，將沉積的鈣鈦礦濕膜在100～120℃下加熱12～18min。
15、進一步地，步驟s5所用的碳漿是商用導(dǎo)電碳漿，使用刮涂器將碳漿刮涂在鈣鈦礦層表面，在100～120℃下加熱15～20min。
16、本專利技術(shù)的積極效果在于：
17、(1)本專利技術(shù)通過在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的配制過程中加入1,3-丙二胺鹽酸鹽(pdadcl)添加劑，有效減少缺陷密度，優(yōu)化薄膜質(zhì)量，改善器件性能。pdadcl中的氨基部分可以鈍化鈣鈦礦中的pb2+空位和ma+空位，減少負(fù)電荷缺陷，同時cl-可以與鈣鈦礦中的i-空位結(jié)合，鈍化正電荷缺陷，增加溶解度，且氯離子添加劑有助于調(diào)節(jié)鈣鈦礦薄膜的形成，從而提高結(jié)晶度，改善薄膜質(zhì)量。同時，該專利技術(shù)制備的是三陽離子混合鈣鈦礦溶液，通過在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中加入少量的碘化銫，能夠填補因有機陽離子揮發(fā)形成的陽離子空位，減少缺陷密度，降低碘化鉛的析出，有效的提高了器件性能和穩(wěn)定性。
18、(2)本專利技術(shù)的碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的整個制備過程在低溫下進行，無需高溫煅燒。制備過程中無需使用昂貴的空穴傳輸層材料，并且用碳材料代替金屬材料做電極，極大的降低了生產(chǎn)成本，簡化了工藝流程。該鈣鈦礦太陽能電池的制備方法簡單，成本低廉，重復(fù)性高，對未來低成本，高性能鈣鈦礦太陽能電池的生產(chǎn)有借鑒性意義。
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1.碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟S1中所述的清洗是指依次使用乙醇、日用洗滌劑、去離子水、異丙醇和乙醇分別超聲清洗玻璃基板10~20min，然后于50~70℃下進行烘干10~15min，繼續(xù)使用紫外臭氧（UV）處理10~20min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟S2所述的沉積電子傳輸層是指將15~17wt%二氧化錫水分散液和去離子水按照體積比為1：5的比例進行混合得到氧化錫溶液，后取所述的氧化錫溶液均勻涂布在玻璃基板上，1×1cm2的玻璃基板上涂布40~60μL的氧化錫溶液，啟動勻膠機，旋涂速度為4000r/min，旋涂時間為30s，旋涂結(jié)束后在130~150℃下加熱20~30min得到電子傳輸層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟S4所述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的涂布是指：將攪拌均勻的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液用帶有聚四氟乙烯有機系濾膜的一次性無菌
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟S4所述的鈣鈦礦濕膜退火處理指的是，將沉積的鈣鈦礦濕膜在100~120℃下加熱12~18min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟S5所用的碳漿是商用導(dǎo)電碳漿，使用刮涂器將碳漿刮涂在鈣鈦礦層表面，在100~120℃下加熱15~20min。
...【技術(shù)特征摘要】
1.碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟s1中所述的清洗是指依次使用乙醇、日用洗滌劑、去離子水、異丙醇和乙醇分別超聲清洗玻璃基板10~20min，然后于50~70℃下進行烘干10~15min，繼續(xù)使用紫外臭氧（uv）處理10~20min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳基無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于步驟s2所述的沉積電子傳輸層是指將15~17wt%二氧化錫水分散液和去離子水按照體積比為1：5的比例進行混合得到氧化錫溶液，后取所述的氧化錫溶液均勻涂布在玻璃基板上，1×1cm2的玻璃基板上涂布40~60μl的氧化錫溶液，啟動勻膠機，旋涂速度為4000r/min，旋涂時間為30s，旋涂結(jié)束后在130~150℃下加熱20~30min得到電子傳輸層。
4.根據(jù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙佳薇，陳浩霖，楊博，于博，張俊豪，張強飛，劉振國，
申請(專利權(quán))人：西北工業(yè)大學(xué)寧波研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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