本發(fā)明涉及太陽能電池，尤其涉及一種鈣鈦礦薄膜制備方法、太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、有機-無機雜化鈣鈦礦具有吸收系數(shù)大、激子結(jié)合能小、載流子擴散長度長、載流子遷移率高等優(yōu)異特性，其作為理想的光伏吸收材料受到了人們的廣泛關(guān)注。鈣鈦礦太陽能電池分為正式(n-i-p)和反式(p-i-n)兩種器件結(jié)構(gòu)。相比于正式器件，反式結(jié)構(gòu)器件因制備工藝更加簡單、可低溫成膜、無明顯回滯效應(yīng)、適合與傳統(tǒng)太陽能電池(如硅基電池、銅銦鎵硒等)結(jié)合制備疊層器件等優(yōu)點，受到越來越多的關(guān)注。

2、一種反式鈣鈦礦太陽能電池器件的結(jié)構(gòu)包括ito(透明導(dǎo)電層)/htl(holetransport?layer,空穴傳輸層)/pvsk(perovskite，鈣鈦礦層)/etl(electronictransport?layer，電子傳輸層)/金屬電極(cu或ag)。由于目前所用的空穴傳輸層多為有機聚合物，鈣鈦礦前驅(qū)體溶液相對有機聚合物浸潤性不好，直接旋涂難以成膜。另外，鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量對鈦礦電池或相關(guān)疊層電池的轉(zhuǎn)化效率及穩(wěn)定性至關(guān)重要，亟需進一步提高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鈣鈦礦薄膜制備方法、包含鈣鈦礦吸光層的太陽能電池及其制備方法，可提升鈣鈦礦前驅(qū)體溶液在基底上的浸潤性，優(yōu)化鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，提升載流子的縱向傳輸性能。

2、第一方面，本申請的實施例提供一種鈣鈦礦薄膜制備方法，該制備方法中，制備所述鈣鈦礦薄膜的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加四氫呋喃，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液與所述四氫呋喃的體積比為(1：0.1)～(1：0.25)。

3、可選地，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液為一步溶液法制備鈣鈦礦薄膜的前驅(qū)體溶液。

4、可選地，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中按體積比1：0.17～1：0.23添加有四氫呋喃。

5、可選地，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為1.2mol/l～1.8mol/l。

6、可選地，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的溶劑為dmf與dmso的混合溶劑，或者dmf與nmp的混合溶劑。

7、可選地，對于單結(jié)鈣鈦礦電池，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為1.3-1.6mol/l；所述四氫呋喃的添加量為所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液體積的0.2～0.3倍。

8、可選地，所述鈣鈦礦薄膜采用大于1.6ev的寬帶隙鈣鈦礦材料制成，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為1.65～1.8mol/l，所述四氫呋喃的添加量為所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液體積的0.15～0.25倍。

9、優(yōu)選地，對于晶硅鈣鈦礦疊層電池中的鈣鈦礦吸光層，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為1.7mol/l，所述四氫呋喃的添加量為所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液體積的0.2倍。

10、可選地，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的溶劑為dmf與dmso按4:1體積比混合而成的混合溶劑；所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的溶質(zhì)包括macl、pbci2、csi、pbbr2、fai和pbi2。

11、第二方面，本申請還提供一種用于溶液法制備鈣鈦礦薄膜的溶劑體系，包括至少一種鈣鈦礦溶劑，和按鈣鈦礦溶劑的體積的12％～36％添加的四氫呋喃。

12、第三方面，本申請的實施例還提供一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，所述鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦吸光層采用上述任一項所述的鈣鈦礦薄膜制備方法制成，或者所述鈣鈦礦吸光層制備時使用了所述的溶劑體系。

13、可選地，在制備所述鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦吸光層之前，還包括：在基底上涂覆poly-tpd與ptaa的混合溶液，以形成空穴傳輸層；在所述空穴傳輸層形成空穴傳輸層的修飾層。

14、第四方面，本申請的實施例還提供一種包含鈣鈦礦吸光層的太陽能電池，所述鈣鈦礦吸光層采用上述任一項所述的鈣鈦礦薄膜制備方法制成，或者所述鈣鈦礦吸光層制備時使用了所述的溶劑體系。

15、可選地，所述包含鈣鈦礦吸光層的太陽能電池包括鈣鈦礦太陽能電池，晶硅鈣鈦礦疊層太陽能電池，全鈣鈦礦疊層電池以及薄膜電池與鈣鈦礦的疊層電池。

16、可選地，所述太陽能電池為晶硅鈣鈦礦疊層太陽能電池，所述晶硅鈣鈦礦疊層太陽能電池包括反式結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦子電池，所述鈣鈦礦子電池包括所述鈣鈦礦吸光層。

17、本申請實施例提供一種鈣鈦礦薄膜制備方法，在制備鈣鈦礦薄膜的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中按(1：0.1)～(1：0.3)的體積比添加四氫呋喃(tetrahydrofuran，thf)。在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加thf，有利于縮短鈣鈦礦從中間相向黑色立方相轉(zhuǎn)變的時間，從而促進鈣鈦礦薄膜結(jié)晶質(zhì)量的提升，減少鈣鈦礦薄膜橫向的晶界，提升載流子的縱向傳輸效率，提高光伏器件的填充因子。

18、而且，鈣鈦礦前驅(qū)體溶液采用的有機溶劑極性一般比較大，如常用的dmf和dmso的極性分別為6.4和7.2，而四氫呋喃極性為4.2，將極性較小的四氫呋喃添加到鈣鈦礦前驅(qū)體溶液可以降低鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的極性，提高其涂覆性。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦薄膜制備方法，其特征在于，制備所述鈣鈦礦薄膜的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加四氫呋喃，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液與所述四氫呋喃的體積比為(1：0.1)～(1：0.3)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦薄膜制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液為一步溶液法制備鈣鈦礦薄膜的前驅(qū)體溶液；所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中按體積比1：0.17～1：0.23添加有四氫呋喃。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣鈦礦薄膜制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為1.2mol/l～1.8mol/l；所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的溶劑為dmf與dmso的混合溶劑，或者dmf與nmp的混合溶劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦薄膜制備方法，其特征在于，對于單結(jié)鈣鈦礦電池，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為1.3-1.6mol/l；所述四氫呋喃的添加量為所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液體積的0.2～0.3倍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦薄膜制備方法，其特征在于，對于晶硅鈣鈦礦疊層電池，所述鈣鈦礦薄膜采用大于1.6ev的寬帶隙鈣鈦礦材料制成，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的濃度為1.65～1.8mol/l，所述四氫呋喃的添加量為所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液體積的0.15～0.25倍。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的鈣鈦礦薄膜制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的溶劑為dmf與dmso按4:1體積比混合而成的混合溶劑；所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的溶質(zhì)包括macl、pbci2、csi、pbbr2、fai和pbi2。

7.一種用于溶液法制備鈣鈦礦薄膜的溶劑體系，其特征在于，包括至少一種鈣鈦礦溶劑，和按鈣鈦礦溶劑的體積的12％～36％添加的四氫呋喃。

8.一種包含鈣鈦礦吸光層的太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述鈣鈦礦吸光層采用權(quán)利要求1-6任一項所述的鈣鈦礦薄膜制備方法制成，或者所述鈣鈦礦吸光層制備時使用了權(quán)利要求7所述的溶劑體系。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，在制備所述鈣鈦礦吸光層之前，還包括：

10.一種包含鈣鈦礦吸光層的太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦吸光層采用權(quán)利要求1-6任一項所述的鈣鈦礦薄膜制備方法制成，或者所述鈣鈦礦吸光層制備時使用了權(quán)利要求7所述的溶劑體系。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池為晶硅鈣鈦礦疊層太陽能電池，所述晶硅鈣鈦礦疊層太陽能電池包括反式結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦子電池，所述鈣鈦礦子電池包括所述鈣鈦礦吸光層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種鈣鈦礦薄膜制備方法、包含鈣鈦礦吸光層的太陽能電池及其制備方法，涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，可提升鈣鈦礦前驅(qū)體溶液在基底上的浸潤性，優(yōu)化鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量，提升載流子的縱向傳輸性能。本申請的鈣鈦礦薄膜制備方法，在制備所述鈣鈦礦薄膜的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中按(1：0.1)～(1：0.3)的體積比添加有四氫呋喃。

技術(shù)研發(fā)人員：請求不公布姓名
受保護的技術(shù)使用者：北京曜能光電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2