本發(fā)明屬于薄膜太陽能電池制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型碘化亞銅/鈣鈦礦體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)：

鈣鈦礦太陽能電池是一種新型的固態(tài)薄膜電池，目前光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過20 %。鈣鈦礦電池一般結(jié)構(gòu)有介孔結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)，介孔結(jié)構(gòu)太陽能電池是指：FTO玻璃/TiO₂致密層/TiO₂介孔層/鈣鈦礦層/空穴傳輸層/電極；鈣鈦礦太陽能電池中多采用介孔TiO₂作為電子傳輸層。雖然介孔TiO₂層增大了與光活性層的接觸面積，促進(jìn)了載流子的分離，加快了載流子的傳輸，但是介孔TiO₂的制備過程需要經(jīng)過500℃的高溫?zé)崽幚?，這使得電池襯底的選擇受到很大限制。傳統(tǒng)的平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)分為正置結(jié)構(gòu)和反型結(jié)構(gòu)，正置結(jié)構(gòu)是指：FTO玻璃/電子傳輸層/鈣鈦礦層/空穴傳輸層/電極；反型結(jié)構(gòu)是指：FTO玻璃/空穴傳輸層/鈣鈦礦層/電子傳輸層/電極；大多數(shù)高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池所使用的空穴傳輸層為有機空穴傳輸層（如PEDOT：PSS、PTAA、spiro-OMeTAD等），但是有機空穴傳輸材料制備工藝復(fù)雜，價格昂貴，并不滿足大規(guī)模生產(chǎn)的要求。因此，找到替代有機空穴傳輸層的無機材料至關(guān)重要。

碘化亞銅（CuI）是一種寬帶隙p型半導(dǎo)體材料，禁帶寬度為3.1 eV，與鈣鈦礦能級匹配，并且在可見光范圍內(nèi)透明，電阻率較低，適合用作鈣鈦礦太陽能電池等光電子器件中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)存的技術(shù)不足，提供了一種利用廉價新材料（碘化亞銅，CuI）制備具有體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池的方法。體異質(zhì)結(jié)太陽能結(jié)構(gòu)為：FTO玻璃/空穴傳輸層（CuI）與鈣鈦礦混合層/電子傳輸層/電極，簡化了電池制備工藝，為開發(fā)廉價的鈣鈦礦太陽能電池提供了一種新思路。

為了克服已經(jīng)存在的技術(shù)不足，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種基于碘化亞銅/鈣鈦礦體異質(zhì)結(jié)的太陽能電池，包括體異質(zhì)結(jié)光吸收層、電子傳輸層、電極修飾層、電極。本發(fā)明首次將碘化亞銅與鈣鈦礦混合構(gòu)造的體異質(zhì)結(jié)作為光吸收層和空穴傳輸層，并制備了電池。簡化了傳統(tǒng)平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備工藝，并獲得了8.6 %的光電轉(zhuǎn)換效率。通過旋涂法制備體異質(zhì)結(jié)光活性層，且其厚度在270-300nm之間。常用無機電子傳輸材料有TiO₂、ZnO、SnO₂等，有機電子傳輸材料有PCBM等，通過旋涂法制備的PCBM電子傳輸層厚度為30-100nm，通過旋涂法制備的BCP電極修飾層厚度為8nm，通過真空蒸鍍法制備的Ag電極厚度為60nm。

體異質(zhì)結(jié)太陽能電池制備的技術(shù)步驟：

1，刻蝕窗口層FTO （方阻為15-20Ω/□）玻璃并清洗干凈備用；2，在襯底上旋涂混合前驅(qū)體溶液制備光活性層；3，在光活性層上制備電子傳輸層；4，制備電極修飾層；5，蒸鍍金屬電極；

制備體異質(zhì)結(jié)光活性層的具體步驟：把碘化鉛和氯化鉛溶于N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，然后置于磁力攪拌器上70℃攪拌十二個小時，最后把碘化亞銅粉末溶于攪拌澄清的碘化鉛和氯化鉛前驅(qū)體溶液中常溫攪拌至溶液澄清，將干燥的基片放入手套箱中，然后旋涂混有碘化亞銅的前驅(qū)體溶液30s，重新啟動勻膠機在勻膠機旋轉(zhuǎn)的過程中滴加一滴一定濃度的碘甲胺的異丙醇溶液旋轉(zhuǎn)30s，最后把涂好的片放到加熱板上100℃退火10分鐘。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明屬于鈣鈦礦太陽能電池制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高性能鈣鈦礦體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的制備方法。通過把碘化亞銅溶于碘化鉛和氯化鉛的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液中兩步法制備鈣鈦礦體異質(zhì)結(jié)。首先將前驅(qū)體溶液旋涂到氟摻雜氧化錫玻璃（FTO玻璃）上，然后滴加碘甲胺（MAI）的異丙醇溶液，從而獲得了具有高結(jié)晶性、大尺寸的鈣鈦礦晶粒與碘化亞銅晶粒形成的體異質(zhì)結(jié)，提高了吸光層的吸光度，加速了空穴的傳輸與光生載流子分離，獲得了較高的光電轉(zhuǎn)換效率。本發(fā)明的制備方法與傳統(tǒng)的介孔或平面鈣鈦礦電池相比，工藝簡單、易操作，特別適合制備大批量、低成本的太陽能電池。

附圖說明

圖1為傳統(tǒng)反型無空穴傳輸層平面異質(zhì)結(jié)太陽能結(jié)構(gòu)示意圖

圖2為體異質(zhì)結(jié)太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖

圖3為摻入碘化亞銅（左）和不摻碘化亞銅（右）SEM圖

圖4為摻入碘化亞銅和不摻碘化亞銅XRD圖

圖5為摻入碘化亞銅斷面的掃描電鏡示意圖

圖6為摻入碘化亞銅和不摻碘化亞銅的I-V曲線

其中1.玻璃,2.FTO,3.光吸收層，4.電子傳輸層，5.電極修飾層，6.Ag電極，7.摻入碘化亞銅光吸收層和空穴傳輸層。

具體實施方式

實施例1

（1）制備無空穴傳輸層平面異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。將FTO透明導(dǎo)電玻璃切成1.6cm的長條，接著貼上一厘米寬的膠帶，然后用鋅粉和濃鹽酸與水體積比為1:5的稀鹽酸刻蝕15分鐘，用稀鹽酸清洗殘余的鋅粉，把刻蝕好的玻璃切成1.6×1.7cm長方形，用堿液超聲清洗30-60 min，再用酒精超聲清洗30-60 min，最后用去離子水超聲清洗10-30 min，然后放入烘干箱干燥以備用；（2）把碘化鉛和氯化鉛溶于N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，然后置于磁力攪拌器上70℃攪拌十二個小時；（3）將干燥的基片放入手套箱中，然后以6000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂碘化鉛和氯化鉛的前驅(qū)體溶液30s，重新啟動勻膠機在同樣轉(zhuǎn)速下滴加一滴一定濃度的碘甲胺的異丙醇溶液，最后把涂好的片放到加熱板上100℃退火10分鐘，所得薄膜的SEM圖為圖3（右），XRD圖為4（上）；（4）在上述（3）條件下，以1500r/min的轉(zhuǎn)速旋涂濃度為15-20mg/ml的PCBM的氯苯溶液，最后以3500r/min的轉(zhuǎn)速旋涂BCP（浴銅靈）的乙醇溶液，將制備好的樣品取出，用真空鍍膜儀蒸鍍Ag電極60nm，蒸發(fā)速率為0.5?/s。所測光電轉(zhuǎn)換效率圖為圖6。

實施例2

（1）制備體異質(zhì)結(jié)太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖2。本實施例與1相同，不同之處在于步驟（2）把碘化鉛和氯化鉛溶于N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，然后置于磁力攪拌器上70℃攪拌十二個小時，最后把碘化亞銅粉末溶于攪拌澄清的碘化鉛和氯化鉛前驅(qū)體溶液中常溫攪拌至溶液澄清；（3）將干燥的基片放入手套箱中，然后以6000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂混有碘化亞銅的前驅(qū)體溶液30s，重新啟動勻膠機在在同樣轉(zhuǎn)速下滴加一滴一定濃度的碘甲胺的異丙醇溶液，最后把涂好的片放到加熱板上100℃退火10分鐘，所得薄膜的SEM圖為圖3（左）XRD圖為4（下）；（4）在上述（3）條件下，以1500r/min的轉(zhuǎn)速旋涂濃度為15-20mg/ml的PCBM的氯苯溶液，最后以3500r/min的轉(zhuǎn)速旋涂BCP（浴銅靈）的乙醇溶液，將制備好的樣品取出，用真空鍍膜儀蒸鍍Ag電極60nm，蒸發(fā)速率為0.5?/s。所測光電轉(zhuǎn)換效率圖為圖6。

實施例3

本實施例與實施例2相同，不同之處在于步驟3采用4000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂混有碘化亞銅的碘化鉛和氯化鉛的前驅(qū)體溶液30s，然后把涂好的片置于加熱板上100℃退火5min，重新啟動勻膠機在6000r/min轉(zhuǎn)速下滴加一滴一定濃度的碘甲胺的異丙醇溶液，最后把涂好的片放到加熱板上100℃退火10分鐘。

實施例4

本實施例與實施例2相同，不同之處在于步驟3采用6000r/min的轉(zhuǎn)速旋涂混有碘化亞銅的碘化鉛和氯化鉛的前驅(qū)體溶液30s，然后把涂好的片置于加熱板上100℃退火5min，重新啟動勻膠機在6000r/min轉(zhuǎn)速下滴加一滴一定濃度的碘甲胺的異丙醇溶液，最后把涂好的片放到加熱板上100℃退火10分鐘。

表一