本申請(qǐng)涉及鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池器件，具體涉及鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池及其制備方法、鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件和用電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、綠色環(huán)保的循環(huán)再生能源是未來(lái)能源技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)方向。以鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池在太陽(yáng)光照射下可直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，是受到越來(lái)越多關(guān)注的新能源技術(shù)。

2、對(duì)于鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池而言，如何提高其穩(wěn)定性是研究的重點(diǎn)方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的是提供一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池及其制備方法，該鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池能夠改善包含金屬元素的電池電極的穩(wěn)定性，從而能提升鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。本申請(qǐng)的目的還在于提供包含該鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件和用電裝置，使其能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的有益效果。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，包括疊層設(shè)置的如下結(jié)構(gòu)：

3、第一載流子傳輸層；

4、第一電極層，包含金屬導(dǎo)體、金屬氧化物中的一種或幾種；

5、阻擋層，阻擋層的至少部分設(shè)置于所述第一電極層與所述第一載流子層之間，所述阻擋層包括金屬配位化合物。

6、本申請(qǐng)實(shí)施例的技術(shù)方案，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池中的鈣鈦礦化合物(abx3)，x主要是碘原子、溴原子等鹵素離子。在制備含有金屬導(dǎo)體、金屬氧化物的第一電極層的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池和其投入使用時(shí)，鹵素離子容易遷移。當(dāng)鹵素離子遷移到位于第一電極層與第一載流子層之間的阻擋層時(shí)，其中的金屬配位化合物通過(guò)與鹵素離子形成配位鍵而與鹵素離子進(jìn)行絡(luò)合，從而起到捕獲鹵素原子并阻擋鹵素原子進(jìn)一步遷移的作用。因此，阻擋層可以避免或減少鹵素原子遷移到第一電極層而導(dǎo)致第一電極層失效的可能性，從而提升了鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的穩(wěn)定性。

7、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，金屬配位化合物包含配位基，所述配位基包括乙酰丙酮基、噻吩基、酯基、巰基、甲苯-3，4-二巰基、乙酰丙酮二縮乙二胺基中的一種或幾種。根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例，鹵素離子的電負(fù)性較高，可以通過(guò)電子吸引作用增強(qiáng)金屬離子和配體之間的相互作用力；上述配位基是與金屬離子形成配位鍵的分子或離子。它們通過(guò)提供孤電子對(duì)或空軌道來(lái)與金屬離子形成穩(wěn)定的配合物，可以絡(luò)合鹵素離子。上述配位基可以與中心原子形成金屬配位化合物后再與鹵素離子結(jié)合形成絡(luò)合物，避免了鹵素離子的遷移。

8、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，金屬配位化合物包含中心原子，所述中心原子包括銅離子、鎂離子、鋁離子、鎳離子、銀離子、錫離子、鉻離子、鉍離子、鉑離子、釩離子、鋅離子、鉬離子、鎢離子中的至少一種。根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例，中心原子通常是具有可變價(jià)態(tài)的過(guò)渡金屬離子，金屬原子也可以與配位基形成配位鍵，形成穩(wěn)定的配位化合物，金屬配位化合物中上述中心原子可以形成配位化合物，并絡(luò)合鹵素離子。

9、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，金屬導(dǎo)體中的金屬元素包括銅、鎂、鋁、鎳、銀、錫、鉻、鉍、鉑、釩、鋅、鉬、鎢中的至少一種。金屬配位化合物中的金屬元素可以是獨(dú)立于第一電極之外額外設(shè)置的，也可以是來(lái)源于第一電極層。

10、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，金屬配位化合物中的金屬元素和所述第一電極層中的金屬元素相同。根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例，上述金屬導(dǎo)體中的金屬元素可以作為阻擋層中中心原子的來(lái)源，有利于形成金屬配位化合物。當(dāng)金屬配位化合物中的金屬元素和第一電極層中的金屬元素相同時(shí)，可以進(jìn)一步截留鹵素離子，避免絡(luò)合后的鹵素離子在一定條件下遷移并與金屬電極反應(yīng)，影響金屬電極的性能。

11、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，第一載流子傳輸層為空穴傳輸層。阻擋層設(shè)置于空穴傳輸層與第一電極層之間，有利于截留鹵素離子，有利于載流子的傳輸效率，提高能量轉(zhuǎn)換效率。

12、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，金屬配位化合物包括乙酰丙酮基合鋁離子、乙酰丙酮基銀離子、乙酰丙酮基合銅離子、乙酰丙酮基合鉑離子、乙酰丙酮基合銦離子、乙酰丙酮基合鋅離子、(甲苯-3，4-二巰基)基合鋅離子、乙酰丙酮二縮乙二胺基合銅離子、乙酰丙酮二縮乙二胺基合鎳離子中的一種或幾種。上述種類的金屬配位化合物可以達(dá)到絡(luò)合鹵素離子的作用，從而避免鹵素離子作用第一電極，影響第一電極的性能。

13、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，阻擋層的厚度≤10nm。根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例，阻擋層的厚度在上述范圍，有利于第一載流子傳輸層與第一電極層中載流子的傳輸，降低電子或空出，有利于提高鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率。

14、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，金屬導(dǎo)體包括銅、鎂、鋁、鎳、銀、錫、鉻、鉍、鉑、釩、鋅、鉬、鎢中的任意一種的金屬單質(zhì)或任意幾種組成的合金。

15、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，導(dǎo)電金屬氧化物包括氧化錫、氧化銦錫、氧化鋁鋅、氧化銦鋅、氧化鎵鋅中的至少一種。

16、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池包括插入層，所述插入層包括氧化錫、浴銅靈中的一種或幾種；所述插入層層疊設(shè)置于所述第一載流子傳輸層和所述阻擋層之間。

17、在本申請(qǐng)任意的實(shí)施方式中，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池包括光電轉(zhuǎn)換層，包含鈣鈦礦型化合物，所述鈣鈦礦型化合物包含鹵素原子。

18、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池制備方法，包括：

19、制備第一載流子傳輸層；

20、將有機(jī)溶劑涂覆在第一載流子傳輸層一側(cè)；

21、在有機(jī)溶劑表面制備第一電極層，包括：將包含有機(jī)溶劑的第一載流子傳輸層和第一電極前驅(qū)體的混合物在保護(hù)氣氛下進(jìn)行加熱，以使有機(jī)溶劑反應(yīng)形成配位基以形成得到阻擋層，阻擋層疊設(shè)置于第一載流子傳輸層和第一電極層之間。

22、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例，在制備阻擋層時(shí)，通過(guò)使有機(jī)溶劑在保護(hù)氣氛下進(jìn)行加熱，有機(jī)溶劑和第一電極層中的金屬單質(zhì)、金屬合金或金屬氧化物總的至少一者反應(yīng)，可以形成包含金屬配合物的阻擋層，該阻擋層可以絡(luò)合鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池中遷移出的鹵素離子，避免鹵素離子影響第一電極層。

23、第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件，包括第一方面的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池或第二方面的制備方法制得的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池。包含該鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件能提升鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

24、第四方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種用電裝置，包括第三方面的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件，所述鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件用于提供電能。包含該鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件的用電裝置至少能提升用電裝置的能量轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。

25、上述說(shuō)明僅是本申請(qǐng)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請(qǐng)的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本申請(qǐng)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬配位化合物包含配位基，所述配位基包括乙酰丙酮基、噻吩基、酯基、巰基、甲苯-3,4-二巰基、乙酰丙酮二縮乙二胺基中的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬配位化合物包含中心原子，所述中心原子包括銅離子、鎂離子、鋁離子、鎳離子、銀離子、錫離子、鉻離子、鉍離子、鉑離子、釩離子、鋅離子、鉬離子、鎢離子中的至少一種；和/或，

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述第一載流子傳輸層為空穴傳輸層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任意一項(xiàng)所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述阻擋層的厚度≤10nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任意一項(xiàng)所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述金屬導(dǎo)體包括銅、鎂、鋁、鎳、銀、錫、鉻、鉍、鉑、釩、鋅、鉬、鎢中的任意一種的金屬單質(zhì)或任意幾種組成的合金；和/或，

8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任意一項(xiàng)所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池包括插入層，所述插入層包括氧化錫、浴銅靈中的一種或幾種；所述插入層層疊設(shè)置于所述第一載流子傳輸層和所述阻擋層之間。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池包括光電轉(zhuǎn)換層，包含鈣鈦礦型化合物，所述鈣鈦礦型化合物包含鹵素原子。

10.一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池制備方法，其特征在于，包括：

11.一種鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，包括權(quán)利要求1～9中任意一項(xiàng)所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池或權(quán)利要求10所述的制備方法制得的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池。

12.一種用電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求11所述的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件，所述鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件用于提供電能。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池及其制備方法、鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件和用電設(shè)備，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池包括：第一載流子傳輸層；第一電極層，包含金屬導(dǎo)體、導(dǎo)電金屬氧化物中的一種或幾種；阻擋層，設(shè)置于所述第一電極層與所述第一載流子層之間，所述阻擋層包括金屬配位化合物。本申請(qǐng)的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池以及包含該鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池組件和用電設(shè)備能夠改善金屬電極的穩(wěn)定性，從而能提升鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)換效率的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：涂保,蘇碩劍,王志強(qiáng),林祖超,陳國(guó)棟,郭永勝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2