本發(fā)明屬于太陽能電池制作
技術領域：
，具體涉及一種增大鈣鈦礦ch3nh3pbi3晶粒以改善薄膜結晶質量的方法。
背景技術：
：鈣鈦礦太陽能電池技術是近幾年出現(xiàn)發(fā)展速度很快的第三代太陽能電池，是目前最有希望取代硅電池的一種技術。鈣鈦礦太陽能電池效率高，制作工藝簡單，成本低廉，環(huán)境友好并可應用于制作柔性襯底太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池的諸多優(yōu)點為其未來進行大規(guī)模生產應用奠定了基礎，是當下太陽能電池研究的最重要的領域和發(fā)展方向，具有廣闊的市場前景。在鈣鈦礦太陽能電池的制作過程中，為了幫助鈣鈦礦ch3nh3pbi3膜層的結晶生長，需要在鈣鈦礦旋涂過程中滴加反溶劑氯苯來幫助甲氨基碘和碘化鉛析出并結晶形成鈣鈦礦，并在隨后退火過程中晶粒進一步長大。鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜的晶粒尺寸決定了鈣鈦礦太陽能電池的性能，晶粒尺寸越大，缺陷密度越小，光電轉換效率越高，鈣鈦礦膜層越穩(wěn)定，使用壽命越長且對水、氧的敏感度降低。當前的旋涂工藝中，鈣鈦礦結晶過程較快，對鈣鈦礦ch3nh3pbi3成膜質量有所影響，限制了晶粒的長大。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有工藝制備的鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜中晶體結晶質量差、晶粒尺寸小、缺陷密度高的問題，提供一種通過施加磁場，增大鈣鈦礦ch3nh3pbi3晶粒以改善薄膜結晶質量的方法。解決上述技術問題所采用的技術方案由下述步驟組成：1、采用水溶液沉積法，在清洗干凈的fto導電玻璃表面沉積致密型tio2層。2、采用旋涂法在致密型tio2層上制備鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜，并且在旋涂過程中，對鈣鈦礦ch3nh3pbi3前驅液施加磁場。上述在旋涂過程中，對鈣鈦礦ch3nh3pbi3前驅液施加的磁場強度為30～120mt，優(yōu)選磁場強度為70～90mt。上述的鈣鈦礦ch3nh3pbi3前驅液是將ch3nh3i與pbi2按摩爾比為1:1加入γ-丁內酯與dmso體積比為7:3的混合溶液中，得到的1.0～1.5mol/l的ch3nh3pbi3溶液。本發(fā)明在采用旋涂法制備鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜的過程中，通過對鈣鈦礦ch3nh3pbi3前驅液施加強而穩(wěn)定的磁場，促進了鈣鈦礦成膜過程中晶粒的長大，增加了鈣鈦礦晶粒尺寸，提高了結晶質量、降低了缺陷密度，從而提高了光電轉化效率和壽命。本發(fā)明方法也可用于現(xiàn)有技術中制備其他類型的鈣鈦礦薄膜。附圖說明圖1是磁場作用示意圖，其中1是磁場作用方向，2是鋪滿鈣鈦礦ch3nh3pbi3前驅液的fto導電玻璃，3是旋涂儀，4是樣品臺。圖2是實施例1與對比例1得到的鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜的xrd衍射圖。圖3是對比例1得到的鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜的掃描電鏡圖。圖4是實施例1得到的鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜的掃描電鏡圖。圖5是鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜電池結構。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于這些實施例。實施例11、將尺寸為2.5cm×2.5cm的fto導電玻璃用無水乙醇擦拭后，依次在無水乙醇、丙酮、異丙醇、無水乙醇4種溶液中分別超聲清洗30分鐘。使用移液槍取純度為99.99％的ticl4水溶液4.5ml(4.5mol)，滴入200ml超純水結成的冰中，靜置融化，生成tio2水溶液。將清洗后的fto導電玻璃放入紫外處理機uvocleaner中，在uvd波段，波長為100～280nm的紫外光下處理導電面15分鐘，然后置于培養(yǎng)皿中，導電面朝上放置，用3mm寬的膠帶粘貼導電面的一側，將其固定在培養(yǎng)皿底部。將tio2水溶液倒入培養(yǎng)皿中，浸沒fto導電玻璃，加蓋，放入恒溫烘箱，70℃保溫1小時，在fto導電玻璃表面沉積致密型tio2層。沉積完后，將fto導電玻璃取出用超純水和乙醇清洗并吹干。2、將0.3816g(0.0024mol)ch3nh3i與1.1064g(0.0024mol)pbi2加入2mlγ-丁內酯(gbl)與dmso的體積比為7:3的混合溶液中，得到1.2mol/l的ch3nh3pbi3溶液，即鈣鈦礦ch3nh3pbi3前驅液。如圖1所示，使用移液槍取鈣鈦礦ch3nh3pbi3前驅液，滴于步驟1中得到的致密型tio2層上并鋪滿，將釹磁鐵懸于fto導電玻璃正上方，對其施加80mt強度的磁場。旋轉工段設置為1000rpm旋轉10s之后4000rpm旋轉40s。并在4000rpm旋轉20s時使用移液槍滴加150μl氯苯。磁場作用時間從旋轉開始至滴加氯苯時結束。旋涂完畢后在熱臺上100℃退火處理10mins，得到鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜。對比例1本對比例中，不加磁場作用，其他步驟與實施例1相同，得到鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜。發(fā)明人采用x-射線衍射儀和掃描電鏡對實施例1和對比例1得到的鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜進行表征，結果見圖2～4。由圖2可見，實施例1相比對比例1的xrd衍射圖樣在14.4°的(110)峰位的峰強更強，半峰寬更小，說明施加磁場后所得鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜的結晶質量更好、純度更高、晶粒尺寸更大，亦即薄膜質量更好。由圖3和4的掃描電鏡照片進一步可以看出施加磁場后所得鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜的晶粒尺寸增加，同樣證明施加磁場后所得鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜的結晶質量更好，薄膜質量更好。實施例2本實施例中，磁場強度為30mt，其他步驟與實施例1相同，得到鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜。實施例3本實施例中，磁場強度為50mt，其他步驟與實施例1相同，得到鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜。實施例4本實施例中，磁場強度為70mt，其他步驟與實施例1相同，得到鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜。實施例5本實施例中，磁場強度為90mt，其他步驟與實施例1相同，得到鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜。實施例6本實施例中，磁場強度為120mt，其他步驟與實施例1相同，得到鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜。為了證明本發(fā)明的有益效果，發(fā)明人分別將實施例1～6和對比例1得到的鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜制備成完整的電池，并對電池的性能進行了測試，具體實驗如下：將90mgsprio-ometad、36μltbp和22μlli鹽(每毫升乙腈中加入520mgli·tfsi配制而成)加入1ml氯苯中，得到sprio-ometad溶液；使用移液槍取sprio-ometad溶液滴于鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜上并鋪滿，旋轉工段設置為5000rpm旋轉30s，在鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜上旋涂sprio-ometad空穴傳輸層。在空穴傳輸層上采用熱蒸發(fā)的方式蒸鍍純度為99.999％的高純度金作為背電極，以制備tio2電子傳輸層時被膠帶粘貼部分的fto導電玻璃作為電極，制備成完整的電池(見圖5)。電池性能的測試結果見表1。表1不同電池的性能對比實施例開路電壓(v)短路電流密度(ma/cm2)填充因子光電轉化效率實施例11.06v23.5777％18.56％實施例21.06v20.5874％16.82％實施例31.08v21.3176％17.52％實施例41.08v21.8276％17.95％實施例51.08v22.4375％18.09％實施例61.08v21.8074％17.44％對比例11.06v20.3072％16.02％由表1可見，與對比例1相比，本發(fā)明實施例1～6得到的鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜制備成太陽能電池后，其填充因子、短路電流密度、光電轉化效率均顯著提高，說明磁場作用對提高鈣鈦礦ch3nh3pbi3薄膜質量有非常顯著的效果。當前第1頁12