【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鈣鈦礦太陽電池，具體涉及脒基牛磺酸應用于鈣鈦礦活性層、鈣鈦礦太陽電池組件及二者的制備方法。
技術介紹
1、有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池在過去的十幾年里進步迅猛，最佳認證效率已經高于26％，可以與成熟的商業化光伏技術相媲美，也使得這種材料成為銅銦鎵硒、砷化鎵和硅基等光伏材料的強力競爭者，基于有機-無機雜化混合陽離子體系的鈣鈦礦具備較為良好的薄膜表面形貌、晶體結晶性，以及對應器件出色的效率和穩定性而受到研究人員的廣泛關注。
2、在眾多有機-無機雜化混合陽離子鈣鈦礦體系中，fa/cs雙陽離子共混鈣鈦礦因其合適的帶隙(～1.5ev)，較高的吸收系數(大于104cm-1)和優異的載流子擴散長度(3.1μm)而成為重要的研究方向。并且，通過調節該組分中cs的含量，可以改善鈣鈦礦內部晶格應力，從而提高相穩定性和載流子壽命，降低urbach能量和缺陷密度，實現較高的器件效率。然而，fa/cs雙陽離子共混鈣鈦礦中依然不可避免地存在大量缺陷，造成載流子非輻射復合，產生較多的能量損失，進而降低器件光電性能。
技術實現思路
1、為解決上述
技術介紹
中提出的問題，本專利技術提供如下技術方案：鈣鈦礦活性層，包括鈣鈦礦和小分子添加劑，所述小分子添加劑包括脒基牛磺酸。
2、進一步的，所述有機小分子添加劑占所述鈣鈦礦的0.02mol/l～0.03mol/l。
3、進一步的，所述有機小分子添加劑占所述鈣鈦礦的0.026mol/l。
4、鈣鈦礦活性層的制備方
5、步驟一：將含有甲脒碘、碘化鉛、碘化銫和脒基牛磺酸在內的組分溶于氘代二甲亞砜和二甲基甲酰胺混合溶液，得到鈣鈦礦前驅體溶液；
6、步驟二：旋涂鈣鈦礦前驅體溶液；
7、步驟三：將反溶劑滴加到鈣鈦礦前驅體溶液表面繼續旋涂；
8、步驟四：退火處理，得到鈣鈦礦活性層；
9、所述步驟一中氘代二甲亞砜和二甲基甲酰胺混合溶液的體積比為1:4；
10、鈣鈦礦前驅體溶液的濃度為1.25mol/l～1.35mol/l；
11、鈣鈦礦前驅體溶液中，甲脒碘用量為1.22mol/l～1.24mol/l；
12、碘化銫用量為0.055mol/l～0.075mol/l；
13、碘化鉛用量為1.355mol/l～1.375mol/l；
14、脒基牛磺酸用量為0.02mol/l～0.03mol/l；
15、所述步驟二中的旋涂速度為3000rpm～5000rpm；
16、所述步驟三中的旋涂速度為3000rpm～5000rpm；
17、所述步驟四中退火處理的條件為退火處理溫度為100℃～200℃，退火處理時間為5min～15min；
18、所述的反溶劑選用氯苯或乙醚。
19、進一步地，鈣鈦礦前驅體溶液的濃度為1.3mol/l。
20、進一步地，鈣鈦礦前驅體溶液中，甲脒碘用量為1.235mol/l。
21、進一步地，鈣鈦礦前驅體溶液中，碘化銫用量為0.065mol/l。
22、進一步地，鈣鈦礦前驅體溶液中，碘化鉛用量為1.365mol/l。
23、進一步地，鈣鈦礦前驅體溶液中，脒基牛磺酸用量為0.026mol/l。
24、進一步地，所述步驟二中的旋涂速度為3500rpm～4500rpm
25、進一步地，所述步驟二中的旋涂速度為4000rpm。
26、進一步地，所述步驟三中的旋涂速度為3500rpm～4500rpm。
27、進一步地，所述步驟三中的旋涂速度為4000rpm。
28、進一步地，所述步驟四中退火處理的條件為退火處理溫度為：退火處理溫度為130℃～160℃。
29、進一步地，所述步驟四中退火處理的條件為退火處理溫度為：退火處理溫度為150℃。
30、進一步地，所述步驟四中退火處理的條件為退火處理溫度為：退火處理時間為10min。
31、鈣鈦礦太陽能電池，依次包括導電玻璃襯底、電子傳輸層、鈣鈦礦活性層、空穴傳輸層、阻擋層和金屬電極。
32、進一步地，所述的導電玻璃襯底為ito玻璃；
33、所述的電子傳輸層為氧化錫；
34、所述的空穴傳輸層為2,2’,7,7’-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(spiro-ometad)；
35、所述的阻擋層為氧化鉬；
36、所述的金屬電極為金或銀。
37、進一步地，所述的金屬電極為銀；
38、進一步地，所述電子傳輸層的厚度為1～100nm；
39、所述鈣鈦礦活性層的厚度為不低于200nm；
40、所述空穴傳輸層的厚度為20～100nm；
41、所述緩沖層的厚度為3～20nm；
42、所述金屬電極的厚度為70～150nm；
43、進一步地，所述電子傳輸層的厚度為35～45nm。
44、進一步地，所述鈣鈦礦活性層的厚度為300～400nm。
45、進一步地，所述空穴傳輸層的厚度為50～80nm。
46、進一步地，所述緩沖層的厚度為6.5～7.5nm。
47、進一步地，所述金屬電極的厚度為90～100nm。
48、鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括清洗導電玻璃襯底表面、旋涂電子傳輸層、旋涂鈣鈦礦活性層、旋涂空穴傳輸層、蒸鍍緩沖層、蒸鍍金屬電極，包括以下步驟：
49、步驟一、采用溶劑對ito基底進行清洗后，烘干；
50、步驟二、溶液的配制；
51、(a)鈣鈦礦前驅體溶液的配制：在保護氣體氣氛中，將鹵化鉛、鹵化胺、碘化銫、脒基牛磺酸溶于氘代二甲亞砜和二甲基甲酰胺混合溶液，得到鈣鈦礦前驅體溶液；
52、(b)電子傳輸層溶液的配制：
53、將15mol/l的氧化錫膠體溶劑與去離子水以1:3的體積比混合，得到稀釋后的氧化錫膠體溶液；
54、(c)空穴傳輸層溶液的配制：
55、將2,2’,7,7’-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴(spiro-ometad)溶解在有機溶劑氯苯中，得到空穴傳輸層溶液；
56、步驟三、電子傳輸層的制備
57、在保護氣體氣氛中，將電子傳輸層溶液旋涂在ito基底上，并在150℃下退火處理20min得到ito/etl薄膜；
58、步驟四、鈣鈦礦活性層的制備
59、在保護氣體氣氛中，先將鈣鈦礦前驅體溶液旋涂在ito/etl薄膜上開始旋涂；然后在旋涂結束前7秒將反溶劑滴加到ito/etl薄膜上繼續旋涂；最后退火處理得到鈣鈦礦活性層；
60、步驟五、空穴傳輸層的制備
61、在保護氣體氛圍中，將2,2’,7,7’-四本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.鈣鈦礦活性層，包括鈣鈦礦和小分子添加劑，其特征在于：所述小分子添加劑包括脒基牛磺酸。
2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦活性層，其特征在于：所述有機小分子添加劑占所述鈣鈦礦的0.02mol/L～0.03mol/L。
3.鈣鈦礦活性層的制備方法，包括
4.鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：依次包括導電玻璃襯底、電子傳輸層、權利要求1至2任一項所述的鈣鈦礦活性層或權利要求3至5任一項制備方法得到的鈣鈦礦活性層、空穴傳輸層、阻擋層和金屬電極。
5.根據權利要求4所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：
6.根據權利要求5所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：
7.鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括清洗導電玻璃襯底表面、旋涂電子傳輸層、旋涂鈣鈦礦活性層、旋涂空穴傳輸層、蒸鍍緩沖層、蒸鍍金屬電極，其特征在于：包括以下步驟：
8.根據權利要求7所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：
9.根據權利要求8所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：
【技術特征摘要】
1.鈣鈦礦活性層，包括鈣鈦礦和小分子添加劑，其特征在于：所述小分子添加劑包括脒基牛磺酸。
2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦活性層，其特征在于：所述有機小分子添加劑占所述鈣鈦礦的0.02mol/l～0.03mol/l。
3.鈣鈦礦活性層的制備方法，包括
4.鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：依次包括導電玻璃襯底、電子傳輸層、權利要求1至2任一項所述的鈣鈦礦活性層或權利要求3至5任一項制備方法得到的鈣鈦礦活性層、空穴傳輸層、阻擋層和金屬電極...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姚欽，張靜，
申請(專利權)人：浙江機電職業技術大學，
類型：發明
國別省市：
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