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鈣鈦礦薄膜和界面修飾鈣鈦礦薄膜的方法與流程

文檔序號(hào):40563856發(fā)布日期:2025-01-03 11:24閱讀:7來(lái)源:國(guó)知局
鈣鈦礦薄膜和界面修飾鈣鈦礦薄膜的方法與流程

本技術(shù)涉及太陽(yáng)能電池,具體地,本技術(shù)涉及一種鈣鈦礦薄膜和一種界面修飾鈣鈦礦薄膜的方法。


背景技術(shù):

1、高效的有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池因優(yōu)異的光電屬性如:長(zhǎng)的載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度和高吸收系數(shù)等,已成為最有前途的吸光材料之一。

2、然而,鈣鈦礦層的穩(wěn)定性容易受到氧氣、光照、水分和溫度等因素的影響。尤其是在紫外光輻射的作用下,除了光照本身外,局部高溫也會(huì)導(dǎo)致鈣鈦礦層內(nèi)部離子遷移,從而加速鈣鈦礦的降解過(guò)程。此外,鈣鈦礦薄膜中存在的缺陷作為非輻射復(fù)合的中心也會(huì)對(duì)其性能和穩(wěn)定性造成負(fù)面的影響。

3、因此,需要開(kāi)發(fā)一種可以同時(shí)提高鈣鈦礦層濕度穩(wěn)定性、光穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定三重作用的方法。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題至少之一。

2、因此,在本技術(shù)的第一方面,本技術(shù)提出了一種鈣鈦礦薄膜。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述鈣鈦礦薄膜修飾有鈍化劑,所述鈍化劑包括含氟的對(duì)稱(chēng)共軛結(jié)構(gòu)化合物。其中氟是一種具有較強(qiáng)的電負(fù)性的元素,而對(duì)稱(chēng)共軛結(jié)構(gòu)通常具有較強(qiáng)的吸附能力和表面活性,因此,采用含氟的對(duì)稱(chēng)共軛結(jié)構(gòu)化合物作為保護(hù)劑,可確保其有效地鍵吸附在鈣鈦礦薄膜的表面,實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦薄膜的保護(hù)。

3、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述鈍化劑修飾在所述鈣鈦礦薄膜的上下界面以及四周界面。通過(guò)將含氟的對(duì)稱(chēng)共軛結(jié)構(gòu)化合物修飾在鈣鈦礦薄膜的上下界面以及四周,可以實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)效果,即這些鈍化劑修飾層可以形成一層保護(hù)性的屏障,阻止外界水分和濕氣進(jìn)入鈣鈦礦薄膜內(nèi)部,有效地減少水分的滲透,保護(hù)鈣鈦礦薄膜免受水分侵蝕,實(shí)現(xiàn)對(duì)鈣鈦礦薄膜的全封閉保護(hù)。此外,這些鈍化劑修飾層還能夠提高鈣鈦礦薄膜的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,不僅可以降低鈣鈦礦材料的熱解溫度,減緩熱解反應(yīng)的進(jìn)行,還能夠吸收和散射部分入射光的能量,減少光的能量對(duì)鈣鈦礦薄膜的損害,能夠提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和性能。

4、在本技術(shù)的第二方面,本技術(shù)提出了一種界面修飾鈣鈦礦薄膜的方法。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述方法包括;將待修飾的鈣鈦礦薄膜在含有鈍化劑的有機(jī)溶劑中進(jìn)行浸泡處理,以便獲得四周界面修飾有鈍化劑的鈣鈦礦薄膜。

5、通過(guò)該方法,能夠有效的對(duì)鈣鈦礦薄膜的上界面以及四周界面進(jìn)行修飾,這些修飾可以實(shí)現(xiàn)多重保護(hù)效果,即這些鈍化劑修飾層可以形成一層保護(hù)性的屏障,阻止外界水分和濕氣進(jìn)入鈣鈦礦薄膜內(nèi)部,有效地減少水分的滲透,保護(hù)鈣鈦礦薄膜免受水分侵蝕。此外,這些鈍化劑修飾層還能夠提高鈣鈦礦薄膜的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,不僅可以降低鈣鈦礦材料的熱解溫度,減緩熱解反應(yīng)的進(jìn)行,還能夠吸收和散射部分入射光的能量,減少光的能量對(duì)鈣鈦礦薄膜的損害,能夠提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性和性能。

6、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述方法還可以進(jìn)一步包括如下附加技術(shù)特征的至少之一:

7、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述待修飾的鈣鈦礦薄膜是通過(guò)在襯底上進(jìn)行鈣鈦礦薄膜材料的第一涂覆處理形成的。

8、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,進(jìn)行所述第一涂覆處理之前,在所述襯底上進(jìn)行含有鈍化劑的有機(jī)溶劑的第二涂覆處理;以及將涂覆有含有鈍化劑的有機(jī)溶劑的襯底進(jìn)行第一退火處理。

9、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述鈍化劑包括含氟的對(duì)稱(chēng)共軛結(jié)構(gòu)化合物。

10、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述含氟的對(duì)稱(chēng)共軛結(jié)構(gòu)化合物為含有六氟丙烷的化合物。

11、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述含有六氟丙烷的化合物包括2,2-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(4-羧基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3,4-二甲苯基)六氟丙烷、2,2-雙(3-硝基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(4-甲基苯基)六氟丙烷、2,2-雙(4-異氰酸苯基)六氟丙烷、2,2-二(3-氨基-4-羥苯基)六氟丙烷和2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基苯)]六氟丙烷的至少之一。

12、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述有機(jī)溶劑包括異丙醇、甲醇或氯苯。

13、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述含氟的對(duì)稱(chēng)共軛結(jié)構(gòu)化合物在所述有機(jī)溶劑中濃度為0.5mol/l~1mol/l。

14、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述浸泡處理的時(shí)間為3s~5s。

15、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,進(jìn)一步包括:將浸泡處理后的鈣鈦礦薄膜進(jìn)行旋干處理;以及將旋干處理后的鈣鈦礦薄膜進(jìn)行第二退火處理。

16、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述旋干處理是在4800rpm~5200rpm的條件下進(jìn)行的。

17、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述旋干處理的時(shí)間為20s~30s。

18、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述第二退火處理是在80~120℃的條件下進(jìn)行的。

19、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述第二退火處理的時(shí)間為7min~10min。

20、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述第一退火處理是在100~110℃的條件下進(jìn)行的。

21、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述第二退火處理的時(shí)間為5min~7min。

22、在本技術(shù)的第三方面,本技術(shù)提出了一種鈣鈦礦薄膜。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述鈣鈦礦薄膜是通過(guò)第二方面所述的方法制備獲得的。如前所述,本技術(shù)的方法能夠?qū)︹}鈦礦薄膜的上下界面以及四周界面進(jìn)行修飾,形成一層全封閉的保護(hù)層。因此,采用該方法制備的鈣鈦礦薄膜具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性,保護(hù)層可以阻止鈣鈦礦薄膜與外界環(huán)境中的不利因素(如濕度、氧氣、光照等)接觸,減少其受到的損傷和降解,從而延長(zhǎng)鈣鈦礦薄膜的使用壽命;此外,該鈣鈦礦薄膜具有較好的光電性能,以及與其他功能層的界面相容性,該保護(hù)層的存在調(diào)節(jié)了鈣鈦礦薄膜的能帶結(jié)構(gòu)、表面電荷和界面電子傳輸?shù)忍匦?,從而提高光電轉(zhuǎn)換效率、光吸收能力和載流子傳輸效率。

23、在本技術(shù)的第四方面,本技術(shù)提出了一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池包括:基底;第一電荷傳輸層,所述第一電荷傳輸層設(shè)置在所述基底的一側(cè);鈣鈦礦吸收層,所述鈣鈦礦吸收層包括第三方面所述的鈣鈦礦薄膜,所述鈣鈦礦吸收層設(shè)置在所述第一電荷傳輸層遠(yuǎn)離所述基底的一側(cè);第二電荷傳輸層,所述第二電荷傳輸層設(shè)置在所述鈣鈦礦吸收層遠(yuǎn)離所述第一電荷傳輸層的一側(cè);電極層,所述電極層設(shè)置在所述第二電荷傳輸層遠(yuǎn)離所述鈣鈦礦吸收層的一側(cè)。

24、如前所述,本技術(shù)的鈣鈦礦薄膜具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性和光電性能,因此,本技術(shù)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有高效的光電轉(zhuǎn)換效率,鈣鈦礦薄膜的穩(wěn)定性延長(zhǎng)了太陽(yáng)能電池的使用壽命并使其也能保持器長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

25、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述第一電荷傳輸層為空穴傳輸層,所述第二電荷傳輸層為電子傳輸層;或,所述第一電荷傳輸層為電子傳輸層,所述第二電荷傳輸層為空穴傳輸層。

26、在本技術(shù)的第五方面,本技術(shù)提出了一種鈣鈦礦疊層電池。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述鈣鈦礦疊層電池包括:頂電池和底電池,所述頂電池為第四方面所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池,所述頂電池設(shè)置在所述底電池的上表面。

27、在本技術(shù)的第六方面,本技術(shù)提出了一種用電設(shè)備。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例,所述用電設(shè)備包括第四方面所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池或第五方面所述的鈣鈦礦疊層電池。

28、本技術(shù)的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出,部分將從下面的描述中變得明顯,或通過(guò)本技術(shù)的實(shí)踐了解到。

29、附圖說(shuō)明

30、本技術(shù)的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:

31、圖1是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的2,2-雙(4-羧基苯基)六氟丙烷的具體結(jié)構(gòu);

32、圖2是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的上下界面以及四周界面修飾有鈍化劑的鈣鈦礦薄膜的示意圖;

33、圖3是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的界面修飾鈣鈦礦薄膜的方法流程圖1;

34、圖4是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的界面修飾鈣鈦礦薄膜的方法流程圖2;

35、圖5是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)圖;

36、圖6是根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的含有緩沖層的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)圖;

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