【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光伏領域，具體涉及一種鈣鈦礦薄膜、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法和用途。
技術介紹
1、鈣鈦礦太陽能電池(pscs)由于其作為下一代光伏技術的卓越性能和潛力而引起了人們的廣泛關注，有望進一步降低功率重量比，在便攜式電子和空間光伏發電方面有巨大潛力。其中，碘化鉛(pbi2)在大多數先進的pscs中被用作吸收劑，過量的pbi2有助于增大晶粒尺寸，減少鹵化物空位，促進更定向的α相鈣鈦礦晶體的形成；在多晶鈣鈦礦中，適當的反應殘余或加熱誘導使得pbi2可以鈍化晶界缺陷，這些優點均有利于提升鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率(pce)，且現有技術證實了鹵化鉛鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率已超過了25％。
2、然而，在載流子輸運界面上未反應的pbi2晶體本質上是觸發鈣鈦礦結構物質分解的催化位點，pbi2在持續的光照和加熱下容易分解成金屬鉛pbo和氣態i2，pbo為復合中心，能促進離子遷移，即過量的pbi2會導致更多的富pbo空隙及非輻射復合，從而犧牲開路電壓(voc)，導致光電轉化效率下降。
3、因此，本專利技術亟需開發一種可提升開路電壓和光電轉化效率的鈣鈦礦薄膜。
技術實現思路
1、為解決現有技術存在的問題，本專利技術提供了一種鈣鈦礦薄膜及其制備方法，本專利技術通過在鈣鈦礦薄膜中加入適當鉛化合物添加劑改善薄膜結晶和晶體尺寸，然后通過烷基胺鹽對其進行后處理，烷基胺鹽與鉛化合物添加劑形成mapbi3-xcix/mapbi3-xix/mapbi3-xbrx等鈣鈦礦相，進而形
2、具體而言，本專利技術提供一種制備鈣鈦礦薄膜的方法，所述方法包括以下步驟：
3、(1)將符合鈣鈦礦結構物質化學式的理論摩爾比的鈣鈦礦結構物質的原料、鉛化合物添加劑和溶劑混合，得到鈣鈦礦前驅液；
4、(2)對鈣鈦礦前驅液進行旋涂，然后退火，得到鈣鈦礦薄膜功能層前體；
5、(3)在鈣鈦礦薄膜功能層前體上涂布烷基胺鹽溶液，然后退火，清洗，得到鈣鈦礦薄膜。
6、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，所述鈣鈦礦結構物質的原料為ax和bx2；所述a位陽離子選自甲脒離子、銫離子和甲胺離子中的一種或多種，所述b位陽離子為鉛離子，所述x位陰離子選自溴離子、碘離子和氯離子中的一種或多種。
7、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，所述鈣鈦礦結構物質的化學式為abx3；所述a位陽離子選自甲脒離子、銫離子和甲胺離子中的一種或多種，所述b位陽離子為鉛離子，所述x位陰離子選自溴離子、碘離子和氯離子中的一種或多種。
8、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，所述溶劑選自二甲基亞砜、n-甲基吡咯烷酮和n,n-二甲基甲酰胺中的一種或多種。
9、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，鈣鈦礦前驅液中，理論生成的鈣鈦礦結構物質的濃度為1-2mol/l。
10、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，所述鉛化合物添加劑為pbi2和/或pb(scn)2。
11、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，鈣鈦礦前驅液中，作為鉛化合物添加劑的pbi2和理論生成的鈣鈦礦結構物質的摩爾比為(1-5):100。
12、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，鈣鈦礦前驅液中，作為鉛化合物添加劑的pb(scn)2的濃度為0.5-5mg/ml。
13、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，先將符合鈣鈦礦結構物質化學式的理論摩爾比的鈣鈦礦結構物質的原料和溶劑混合，然后加入鉛化合物添加劑，得到鈣鈦礦前驅液。
14、在一個或多個實施方案中，步驟(1)中，直接將符合鈣鈦礦結構物質化學式的理論摩爾比的鈣鈦礦結構物質的原料、鉛化合物添加劑和溶劑混合，得到鈣鈦礦前驅液。
15、在一個或多個實施方案中，步驟(2)中，鈣鈦礦前驅液的涂布方式為旋涂、狹縫涂布、刮涂、噴涂、絲網印刷或噴墨打印。
16、在一個或多個實施方案中，步驟(2)中，退火溫度為100-120℃。
17、在一個或多個實施方案中，步驟(2)中，退火時間為10-30min。
18、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，烷基胺鹽溶液中，烷基胺鹽的化學式為ch3(ch2)nnh3x；其中，0≤n≤5，n為整數，x為溴離子、碘離子或氯離子。
19、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，烷基胺鹽溶液中，溶劑為異丙醇和/或氯苯。
20、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，烷基胺鹽溶液中，烷基胺鹽的濃度為0.5-2mg/ml。
21、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，烷基胺鹽溶液的涂布方式為旋涂、刮涂或狹縫涂布。
22、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，退火溫度為100-120℃。
23、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，退火時間為5-10min。
24、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，采用氯苯和/或異丙醇進行清洗。
25、在一個或多個實施方案中，步驟(3)中，清洗次數≥1。
26、在一個或多個實施方案中，所述烷基胺鹽選自甲基氯化胺、甲基碘化胺、甲基溴化胺、乙基碘化胺、乙胺溴化物和丁基溴化銨中的一種或多種。
27、本專利技術制備鈣鈦礦薄膜的方法還包括：在加入鉛化合物添加劑的同時，加入苯乙胺碘化物，得到鈣鈦礦前驅液。
28、在一個或多個實施方案中，鈣鈦礦前驅液中，苯乙胺碘化物的濃度為0.5～2mg/ml。
29、本專利技術提供一種由本專利技術方法制備的鈣鈦礦薄膜。
30、在一個或多個實施方案中，所述鈣鈦礦薄膜包括鈣鈦礦薄膜功能層和鈣鈦礦薄膜鈍化層。
31、在一個或多個實施方案中，所述鈣鈦礦薄膜功能層包括abx3類鈣鈦礦結構物質，所述a位陽離子選自甲脒離子、銫離子和甲胺離子中的一種或多種，所述b位陽離子為鉛離子，所述x位陰離子選自溴離子、碘離子和氯離子中的一種或多種。
32、在一個或多個實施方案中，所述鈣鈦礦薄膜功能層的厚度為400-500nm。
33、在一個或多個實施方案中，所述鈣鈦礦薄膜鈍化層包括烷基類鈣鈦礦結構物質，所述烷基類鈣鈦礦結構物質的化學式為abx3；所述烷基類鈣鈦礦結構物質中，所述a位陽離子選自ch3(ch2)nnh3+中的一種或多種，0≤n≤5，n為整數，所述b位陽離子為鉛離子，所述x位陰離子選自溴離子、碘離子或氯離子中的一種或多種。
34、在一個或多個實施方案中，所述鈣鈦礦薄膜鈍化層的厚度1-5nm。
35、在一個或多個實施方案中，所述鈣鈦礦薄膜的厚度為401-505nm。
36、在一個或多個實施方案中，所述ch3(ch2)nnh3+選自甲胺離子、乙胺離子和丁胺離子中的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一項或多項特征：
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基胺鹽選自甲基氯化胺、甲基碘化胺、甲基溴化胺、乙基碘化胺、乙胺溴化物和丁基溴化銨中的一種或多種。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：在加入鉛化合物添加劑的同時，加入苯乙胺碘化物，得到鈣鈦礦前驅液；鈣鈦礦前驅液中，苯乙胺碘化物的濃度為0.5-2mg/mL。
5.一種鈣鈦礦薄膜，其特征在于，所述鈣鈦礦薄膜由權利要求1-4中任一項所述的方法制備得到。
6.如權利要求5所述的鈣鈦礦薄膜，其特征在于，所述鈣鈦礦薄膜包括鈣鈦礦薄膜功能層和鈣鈦礦薄膜鈍化層。
7.如權利要求6所述的鈣鈦礦薄膜，其特征在于，所述鈣鈦礦薄膜具有以下一項或多項特征：
8.如權利要求7所述的鈣鈦礦薄膜，其特征在于，所述CH3(CH2)nNH3+選自甲胺離子、乙胺離子和丁胺離子中的一種或多種。
9.一種鈣鈦礦太陽能電池，其
10.權利要求5-8中任一項所述的鈣鈦礦薄膜在制備太陽能電池中的用途。
...【技術特征摘要】
1.一種制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法具有以下一項或多項特征：
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述烷基胺鹽選自甲基氯化胺、甲基碘化胺、甲基溴化胺、乙基碘化胺、乙胺溴化物和丁基溴化銨中的一種或多種。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：在加入鉛化合物添加劑的同時，加入苯乙胺碘化物，得到鈣鈦礦前驅液；鈣鈦礦前驅液中，苯乙胺碘化物的濃度為0.5-2mg/ml。
5.一種鈣鈦礦薄膜，其特征在于，所述鈣鈦礦薄膜由權利要求1-4中...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳嘯，虞丹妮，傅予，
申請(專利權)人：天合光能股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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