面之間的距離為3 cm,在純度為99.995%以上氬氣氣氛條件下,控制工作氣壓為 5-10 Pa,脈沖能量密度2.5J/cm2,重復頻率設置為5 Hz,沉積5min后取出,在FT0上獲得Ti02 光陽極種子層厚度為50nm〇
[0026] 進一步,制備Ti02陣列。取2 m〇VL稀鹽酸和無水乙醇體積比為1:1混合攪拌5 min 后,加入0.03體積份的鈦酸四正丁脂,繼續(xù)攪拌5min,將混合溶液倒入聚四氟乙烯高壓反 應釜中,再將所述Ti〇2光陽極種子層懸掛浸沒于所述混合溶液中,所述Ti0 2光陽極種子層水 平朝下,經130 °C的干燥箱加熱15 h后,獲得垂直生長的Ti02納米棒陣列,接下來,取出 后放入氧氣氣氛退火爐中經300 °C,10 Pa氧氣條件下經0.5h退火后,獲得Ti02納米棒陣 列。
[0027] 接著,接枝硫化物半導體納米棒。本申請實施例中的硫化物半導體為導帶能級高 于Ti02的導帶能級的半導體材料,比如為FeS。
[0028] 將上述氣氛退火爐抽真空至9.5Pa,再充入氬氣保護氣至1個標準大氣壓,以氬氣 作為載氣將金屬有機物二茂鐵通入退火爐中,且同時通入硫化氫氣體作為反應氣體,氬氣 與硫化氫氣體的流量分別為10:1,硫化反應溫度為300 °C,化學反應時間30 min,在氬氣保 護下降至室溫,獲得FeS接枝Ti02的樹枝狀復合光陽極。
[0029] (2)制備吸光層 將Pbl2與CH3NH3I按摩爾比1:1溶于N-N二甲基甲酰胺中,獲得0.25摩爾濃度前驅溶液, 超聲分散1.5h至混合均勻,接著,將步驟(1)中獲得的樹枝狀復合光陽極覆蓋的透明導電玻 璃浸沒于前驅溶液中,保持10-20 h取出,至于旋轉涂膜儀上,以1000轉/分鐘旋轉,邊旋轉 邊滴加前驅液涂勻,將旋涂成膜后的樣品,經70°C加熱lOmin后,再以2000轉/分鐘旋涂,獲 得覆蓋層平均厚度為300nm的致密鈣鈦礦吸光層,再經70°C加熱10 min后,干燥待用。
[0030] (3)制備金屬電極層 利用真空熱蒸鍍法,控制蒸鍍氣壓為5.0Xl(T4Pa,在吸光層表面蒸鍍一層厚度50nm的 Au對電極。
[0031] 如圖1所示,本方案制備的鈣鈦礦太陽能電池包括:透明導電基底1、致密種子層2、 樹枝狀復合光陽極3、致密鈣鈦礦吸光層4和金屬電極層5組成。
[0032] 在AM1.5,100mW · cm光照下得到電池的短路電流密度為27.2mA · cm-2,開路 電壓為0.93V,填充因子為0.69,光電轉換效率為17.45%。
[0033] 實施例二 本實施例包括以下步驟: (1)制備樹枝狀復合光陽極 首先,清洗透明FTO玻璃。將尺寸為2.0 X 2. Ocm的FTO玻璃先用洗滌劑除去表面油污和 顆粒污染物,接著用去離子水、丙酮與酒精進行分別超聲清洗15min,然后用氮氣吹干處 理,去除FT0玻璃表面殘留有機物。
[0034] 接著采用脈沖激光鍍膜法制備Ti02光陽極種子層,將FT0玻璃基底放置于真空室 中基底與靶面之間的距離為3 cm,在純度為99.995%以上氬氣氣氛條件下,控制工作氣壓為 10 Pa,脈沖能量密度2.5J/cm2,重復頻率設置為5 Hz,沉積5min后取出,在FT0上獲得Ti02光 陽極種子層厚度為50nm〇
[0035] 進一步,制備Ti02陣列。取3 m〇VL稀鹽酸和無水乙醇體積比為1:1混合攪拌5 min 后,加入0.03體積份的鈦酸四正丁脂,繼續(xù)攪拌5min,將混合溶液倒入聚四氟乙烯高壓反 應釜中,再將所述Ti〇2光陽極種子層懸掛浸沒于所述混合溶液中,所述Ti0 2光陽極種子層水 平朝下,經130 °C的干燥箱加熱15 h后,獲得垂直生長的Ti02納米棒陣列,接下來,取出 后放入氧氣氣氛退火爐中經350 °C,10 Pa氧氣條件下經0.5h退火后,獲得Ti02納米棒陣 列。
[0036]接著,接枝硫化物半導體納米棒。本申請實施例中的硫化物半導體為導帶能級高 于Ti〇2的導帶能級的半導體材料,比如為I112S3。
[0037]將上述氣氛退火爐抽真空至9Pa,再充入氬氣保護氣至1個標準大氣壓,以氬氣作 為載氣將金屬有機物:(N,N-乙丁基二硫甲酸酯)3In通入退火爐中,且同時通入硫化氫氣 體作為反應氣體,氬氣與硫化氫氣體的流量分別為12:1,硫化反應溫度為320 °C,化學反應 時間35 min,在氬氣保護下降至室溫,獲得In2S3接枝Ti02的樹枝狀復合光陽極。
[0038] (2)制備吸光層 將Pbl2與CH3NH3I按摩爾比1:2溶于N-N二甲基甲酰胺中,獲得0.5摩爾濃度前驅溶液,超 聲分散1.5h至混合均勻,接著,將步驟(1)中獲得的樹枝狀復合光陽極覆蓋的透明導電玻璃 浸沒于前驅溶液中,保持13 h取出,至于旋轉涂膜儀上,以1000轉/分鐘旋轉,邊旋轉邊滴加 前驅液涂勻,將旋涂成膜后的樣品,經80°C加熱20min后,再以2000轉/分鐘旋涂,獲得覆蓋 層平均厚度為300nm的致密鈣鈦礦吸光層,再經75°C加熱20 min后,干燥待用。
[0039] (3)制備金屬電極層 利用真空熱蒸鍍法,控制蒸鍍氣壓為5.0Xl(T4Pa,在吸光層表面蒸鍍一層厚度50nm的 Au對電極。
[0040] 在AM1.5,100mW · cm光照下得到電池的短路電流密度為19.5mA · cm-2,開路 電壓為0.84V,填充因子為0.69,光電轉換效率為9.83%。
[0041] 實施例三 本實施例包括以下步驟: (1)制備樹枝狀復合光陽極 首先,清洗透明ΙΤ0玻璃。將尺寸為2.0 X 2.0cm的ΙΤ0玻璃先用洗滌劑除去表面油污和 顆粒污染物,接著用去離子水、丙酮與酒精進行分別超聲清洗15min,然后用氮氣吹干處 理,去除ΙΤ0玻璃表面殘留有機物。
[0042] 接著采用脈沖激光鍍膜法制備Ti02光陽極種子層,將ΙΤ0玻璃基底放置于真空室 中基底與靶面之間的距離為3 cm,在純度為99.995%以上氬氣氣氛條件下,控制工作氣壓為 8 Pa,脈沖能量密度2.5J/cm2,重復頻率設置為5 Hz,沉積7min后取出,在ITO上獲得Ti02光 陽極種子層厚度為70nm〇
[0043] 進一步,制備Ti02陣列。取5 mol/L稀鹽酸和無水乙醇體積比為1:1混合攪拌10 min后,加入0.03體積份的鈦酸四正丁脂,繼續(xù)攪拌lOmin,將混合溶液倒入聚四氟乙烯高 壓反應釜中,再將所述Ti0 2光陽極種子層懸掛浸沒于所述混合溶液中,所述Ti02光陽極種子 層水平朝下,經130 °C的干燥箱加熱15 h后,獲得垂直生長的Ti02納米棒陣列,接下來, 取出后放入氧氣氣氛退火爐中經400 °C,10 Pa氧氣條件下經lh退火后,獲得Ti02納米棒陣 列。
[0044]接著,接枝硫化物半導體納米棒。本申請實施例中的硫化物半導體為導帶能級高 于Ti02的導帶能級的半導體材料,比如為ZnS。
[0045]將上述氣氛退火爐抽真空至9Pa,再充入氬氣保護氣至1個標準大氣壓,以氬氣作 為載氣將金屬有機物二甲基鋅通入退火爐中,且同時通入硫化氫氣體作為反應氣體,氬氣 與硫化氫氣體的流量分別為12:1,硫化反應溫度為320 °C,化學反應時間35 min,在氬氣保 護下降至室溫,獲得ZnS接枝Ti02的樹枝狀復合光陽極。
[0046] (2)制備吸光層 將PbBr2與CH3NH3Br按摩爾比1:2溶于N-N二甲基甲酰胺中,獲得0.5摩爾濃度前驅溶液, 超聲分散1.5h至混合均勻,接著,將步驟(1)中獲得的樹枝狀復合光陽極覆蓋的透明導電玻 璃浸沒于前驅溶液中,保持12 h取出,至于旋轉涂膜儀上,以1000轉/分鐘旋轉,邊旋轉邊滴 加前驅液涂勻,將旋涂成膜后的樣品,經80°C加熱20min后,再以2000轉/分鐘旋涂,獲得覆 蓋層平均厚度為500nm的致密鈣鈦礦吸光層,再經100°C加熱60 min后,干燥待用。
[0047] (3)制備金屬電極層 利用真空熱蒸鍍法,控制蒸鍍氣壓為5.0Xl(T4Pa,在吸光層表面蒸鍍一層厚度50nm的 Au對電極。
[0048] 在AM1.5,100mW · cm光照下得到電池的短路電流密度為17.9 mA · cm-2,開路 電壓為0.70V,填充因子為0.59,光電轉換效率為7.39%。
[0049] 實施例四 本實施例包括以下步驟: (1)制備樹枝狀復合光陽極 首先,清洗透明ΙΤ0玻璃。將尺寸為2.0 X 2.0cm的ΙΤ0玻璃先用洗滌劑除去表面油污和 顆粒污染物,接著用去離子水、丙酮與酒精進行分別超聲清洗15min,然后用氮氣吹干處 理,去除ΙΤ0玻璃表面殘留有機物。
[0050] 接著采用脈沖激光鍍膜法制備Ti02光陽極種子層,將ΙΤ0玻璃基底放置于真空室 中基底與靶面之間的距離為3 cm,在純度為99.995%以上氬氣氣氛條件下,控制工作氣壓為 5 Pa,脈沖能量密度2.5J/cm2,重復頻率設置為5 Hz,沉積10min后取出,在ΙΤ0上獲得Ti02光 陽極種子層厚度為100nm〇
[0051 ] 進一步,制備Ti02陣列。取8mol/L稀鹽酸和無水乙醇體積比為1:1混合攪拌10 min 后,加入0.03體積份的鈦酸四正丁脂,繼續(xù)攪拌10min,將混合溶液倒入聚四氟乙烯高壓 反應釜中,再將所述Ti02光陽極種子層懸掛浸沒于所述混合溶液中,所述Ti02光陽極種子層 水平朝下,經130 °C的干燥箱加熱15 h后,獲得垂直生長的Ti02納米棒陣列,接下來,取 出后放入氧氣氣氛退火爐中經400 °C,10 Pa氧氣條件下經lh退火后,獲