【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光伏新材料，具體涉及一種低壓真空氣相制備的鈣鈦礦薄膜、太陽能電池及方法。
技術(shù)介紹
1、光伏發(fā)電是提供綠色能源的關(guān)鍵技術(shù)之一，它的超大規(guī)模社會應(yīng)用取決于進一步的增效降本，即發(fā)電效率的進一步提升，同時發(fā)電成本進一步下降。鈣鈦礦太陽能電池（pscs）采用人工合成的有機-無機雜化鈣鈦礦作為光電轉(zhuǎn)化材料，是一種薄膜光伏發(fā)電技術(shù)，具有材料用量少，顏色可調(diào)，發(fā)電效率高等特點。然而，目前pscs主要采用濕法工藝，即將電池材料與溶劑混合配置成墨水，隨后采用旋涂、涂布、印刷等技術(shù)方法制備。該工藝不僅存在電池面積放大困難等問題，而且在濕法工藝中，從濕膜到干膜的干燥過程受環(huán)境影響，造成電池性能良率低。此外，濕法制膜中有機溶劑的揮發(fā)和處理等環(huán)保安全問題會顯著增加生產(chǎn)成本。
2、真空工藝本身具有重復(fù)性高、不需要引入溶劑等優(yōu)勢，能夠解決上述濕法工藝中的各種問題。但鈣鈦礦的真空工藝通常在高真空下采用多源共蒸發(fā)或連續(xù)熱蒸鍍進行，通常需要在高真空（～10-3pa）、高溫度條件下將鈣鈦礦的組分之一，銨鹵鹽通過物理氣相的方式轉(zhuǎn)換成氣態(tài)，從而與另一組分，碘化鉛發(fā)生固-氣反應(yīng)生成鈣鈦礦材料。然而，在高溫高真空條件下銨鹵鹽容易分解，造成鈣鈦礦薄膜質(zhì)量不佳、重復(fù)性差、大面積薄膜不均勻等問題。因此，在低真空（>1?pa）條件下實現(xiàn)高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜制備是應(yīng)用行業(yè)內(nèi)的難點。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供一種低壓真空氣相制備的鈣鈦礦薄膜、太陽能電池及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中鈣
2、為達到上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案是：
3、第一方面，本專利技術(shù)提供一種低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，包括以下步驟：s1，用物理氣相法在基片的電荷傳輸層上沉積無機前驅(qū)體；s2，在低真空條件下將第一銨鹵鹽氣化并擴散進入無機前驅(qū)體中，形成第一鈣鈦礦薄膜；和/或，s3，在低真空條件下將第二銨鹵鹽氣化并擴散進入第一鈣鈦礦薄膜中，形成第二鈣鈦礦薄膜；和/或，s4，在低真空條件下將第三銨鹵鹽氣化并擴散進入第二鈣鈦礦薄膜中，形成第三鈣鈦礦薄膜；其中，步驟s2、步驟s3和步驟s4選擇至少一步。
4、第二方面，本專利技術(shù)提供一種上述方法制得的鈣鈦礦薄膜。
5、第三方面，本專利技術(shù)提供一種太陽能電池，包括電極、第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層、第二電荷傳輸層和背電極，鈣鈦礦層為上述的鈣鈦礦薄膜。
6、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果包括：
7、本專利技術(shù)通過在低壓下分步氣化的銨鹵鹽與無機前驅(qū)體進行連續(xù)的固-氣反應(yīng)，保持了銨鹵鹽結(jié)構(gòu)的完整性，實現(xiàn)連續(xù)近距離揮發(fā)氣相生長鈣鈦礦；同時本專利技術(shù)通過分步將銨鹵鹽氣化，保持了有機源組分單一穩(wěn)定，減少了有機源的交叉污染；避免了混合有機源中由于氣化速率不一致導(dǎo)致的不能重復(fù)利用問題，提高了有機材料的利用率，從而制備出高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜，其組分均一，產(chǎn)品良率高，重復(fù)性好。因此，本專利技術(shù)的鈣鈦礦薄膜采用了全工業(yè)化真空流程制備，簡化了生產(chǎn)流程，銨鹵鹽源可以重復(fù)利用，減少材料浪費，拓寬了光伏建材的生產(chǎn)方式，有利于降本增效。
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1.一種低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟S1中，所述電荷傳輸層為n型半導(dǎo)體材料或p型小分子自組裝分子層；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟S2中，第一銨鹵鹽為氯化甲脒，源溫度為110～130?℃，反應(yīng)壓強為5～100?Pa，反應(yīng)時間為2～15?min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟S3中，第二銨鹵鹽為溴化甲脒，源溫度為140～160?℃，反應(yīng)壓強為5～100?Pa，反應(yīng)時間為2～15?min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟S4中，第三銨鹵鹽為碘化甲脒，源溫度為160～180?℃，反應(yīng)壓強為5～100?Pa，反應(yīng)時間為2～15?min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，鈣鈦礦薄膜是在三源近距離揮發(fā)氣相裝置中制備的；所述三源近距離揮發(fā)氣相裝置包括傳動裝置
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，所述有機源室中設(shè)置有用于隔開有機源和基片的移動式有機源擋板；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟S2至步驟S4中，銨鹵鹽和基片的反應(yīng)距離為100～500?μm。
9.如權(quán)利要求1-8任一項所述方法制得的鈣鈦礦薄膜。
10.一種太陽能電池，其特征在于，包括電極、第一電荷傳輸層、鈣鈦礦層、第二電荷傳輸層和背電極，所述鈣鈦礦層為權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦薄膜。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟s1中，所述電荷傳輸層為n型半導(dǎo)體材料或p型小分子自組裝分子層；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟s2中，第一銨鹵鹽為氯化甲脒，源溫度為110～130?℃，反應(yīng)壓強為5～100?pa，反應(yīng)時間為2～15?min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟s3中，第二銨鹵鹽為溴化甲脒，源溫度為140～160?℃，反應(yīng)壓強為5～100?pa，反應(yīng)時間為2～15?min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓真空氣相制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，步驟s4中，第三銨鹵鹽為碘化甲脒，源溫度為160～180?℃，反應(yīng)壓強...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魯建峰，張玉璽，
申請(專利權(quán))人：武漢理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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