本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽能電池，具體涉及一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽能電池作為第三代薄膜太陽能電池得到了廣泛的關(guān)注，近十年，其電池效率從3.8%迅速增加到26%；反式鈣鈦礦太陽能電池由于其良好的穩(wěn)定性及低溫制備工藝而受到產(chǎn)業(yè)界廣泛的使用。

2、鈣鈦礦吸光層與電荷傳輸層之間的界面參與各種過程，包括載流子分離、運(yùn)輸、收集和重組?，F(xiàn)有的鈣鈦礦吸光層與電荷傳輸層之間的界面存在非理想電荷轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致界面缺陷，這些界面缺陷可以捕獲自由載流子并將激發(fā)態(tài)能量轉(zhuǎn)化為熱能，最終導(dǎo)致開路電壓（voc）降低；因此，如何克服上述存在的技術(shù)問題和缺陷成為重點(diǎn)需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有鈣鈦礦吸光層與電荷傳輸層之間的界面缺陷會導(dǎo)致開路電壓降低的問題，本發(fā)明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明一方面提供了一種鈣鈦礦太陽能電池，包括依次層疊的空穴傳輸層、自組裝單分子層、鈍化層、鈣鈦礦吸光層、電荷傳輸層和空穴阻擋層；所述鈍化層中含有含胍基類添加劑。

4、可選的，所述含胍基類添加劑包括4-胍基苯甲酸鹽酸鹽、4-胍基苯甲酸4-硝基苯酯鹽酸鹽、4-胍基丁酸、1-(4-氰基苯基)胍、1,3-二苯胍硫酸鹽中的一種或多種。

5、可選的，還包括基底電極層，所述基底電極層位于所述空穴傳輸層上背離所述自組裝單分子層的一側(cè)，所述基底電極層的基底電極為導(dǎo)電玻璃，所述導(dǎo)電玻璃包括ito導(dǎo)電玻璃或fto導(dǎo)電玻璃中的一種。

6、可選的，所述空穴傳輸層為nio；和/或

7、所述自組裝單分子層包括sam分子，所述sam分子包括me-4pacz、2pacz、meo-2pacz、4padcb中的至少一種。

8、可選的，所述鈣鈦礦吸光層包括鈣鈦礦材料，所述鈣鈦礦材料的化學(xué)式為abx3，其中a為甲胺離子、甲脒離子、銫離子中的至少一種；b為鉛（pb）離子、錫（sn）離子中的至少一種；x為鹵素離子中的至少一種，所述鹵素離子包括但不限于碘離子、溴離子中的至少一種；和/或

9、所述電荷傳輸層包括富勒烯類材料、金屬化合物或氟化物中的一種；和/或

10、所述空穴阻擋層包括有機(jī)錫源，所述有機(jī)錫源包括四丁基錫、四苯基錫、丁基錫酸、二丙基氯化錫、二甲基二氯化錫、三丁基氯化錫、三苯基氯化錫、氧化二丁基錫、三丁基氧化錫中的一種或多種。

11、可選的，還包括金屬電極層，所述金屬電極層位于所述空穴阻擋層上背離所述電荷傳輸層的一側(cè)，所述金屬電極層包括金屬電極，所述金屬電極包括銅、銀、金、鉑、鉬或鎢中的一種。

12、本發(fā)明另一方面提供了一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

13、步驟1、獲取前體，所述前體包括層疊的空穴傳輸層和自組裝單分子層；

14、步驟2、將胍基氨基酸類化合物配置成胍基氨基酸溶液,在自組裝單分子層上涂覆胍基氨基酸溶液，干燥去除溶劑，獲得鈍化層；

15、步驟3、在鈍化層上繼續(xù)制備鈣鈦礦吸光層、電荷傳輸層和空穴阻擋層。

16、可選的，所述步驟1包括以下操作：

17、步驟11、將導(dǎo)電玻璃在保護(hù)氣氛的環(huán)境中，將nio靶材利用射頻電源在導(dǎo)電玻璃的一側(cè)濺射nio，在導(dǎo)電玻璃的一側(cè)形成空穴傳輸層；

18、步驟12、將sam分子加入乙醇溶液中配置成0.1-1mg/ml的sam分子溶液，在真空環(huán)境下，在空穴傳輸層表面涂覆80μl-120μl的sam分子溶液，獲得自組裝單分子層。

19、可選的，所述步驟3包括以下操作：

20、步驟31、將csxfayma1-x-ypbiz配置成1-2m的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，在鈍化層上涂覆80μl-120μl鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，獲得鈣鈦礦吸光層；

21、步驟32、在所述鈣鈦礦吸光層上采用真空蒸鍍的方法沉積厚度為10-30nm的富勒烯類材料、金屬化合物或氟化物，制備得到電荷傳輸層；

22、步驟33、在所述電荷傳輸層上表面沉積厚度為10-20nm的有機(jī)錫源，制備得到空穴阻擋層；

23、步驟34、在所述空穴阻擋層上采用真空蒸鍍的方法沉積厚度為70-130nm的金屬電極，制備得到鈣鈦礦太陽能電池。

24、可選的，步驟31中的csxfayma1-x-ypbiz的制備方法為：將csi、mai、fai、pbi2按照18：25.8：222.3：730.7的比例稱取并混合，形成混合物；將該混合物溶解在有機(jī)溶劑中，配置成鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；有機(jī)溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜；n,n-二甲基甲酰胺與二甲基亞砜的體積比為4：1。

25、根據(jù)本發(fā)明提供的鈣鈦礦太陽能電池，通過采用胍基氨基酸作為鈍化劑來修飾鈣鈦礦吸光層下表面缺陷并改善鈣鈦礦吸光層與電荷傳輸層之間的界面缺陷；含胍基類添加劑通過有效地鈍化這些缺陷，并且促進(jìn)晶粒的生長，從而獲得缺陷密度低，晶粒質(zhì)量高的鈣鈦礦吸光層；由于缺陷密度的減小及鈣鈦礦吸光層薄膜質(zhì)量的提高，鈣鈦礦太陽能電池的電荷非輻射復(fù)合降低，從而提高鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓，提高鈣鈦礦太陽能電池的效率及穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：包括依次層疊的空穴傳輸層、自組裝單分子層、鈍化層、鈣鈦礦吸光層、電荷傳輸層和空穴阻擋層；所述鈍化層包括含胍基類添加劑。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述含胍基類添加劑包括4-胍基苯甲酸鹽酸鹽、4-胍基苯甲酸4-硝基苯酯鹽酸鹽、4-胍基丁酸、1-(4-氰基苯基)胍、1,3-二苯胍硫酸鹽中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：還包括基底電極層，所述基底電極層位于所述空穴傳輸層上背離所述自組裝單分子層的一側(cè)，所述基底電極層的基底電極為導(dǎo)電玻璃，所述導(dǎo)電玻璃包括ito導(dǎo)電玻璃或fto導(dǎo)電玻璃中的一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述空穴傳輸層為nio；和/或

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：所述鈣鈦礦吸光層包括鈣鈦礦材料，所述鈣鈦礦材料的化學(xué)式為abx3，其中a為甲胺離子、甲脒離子、銫離子中的至少一種，b為鉛離子、錫離子中的至少一種，x為鹵素離子中的至少一種，所述鹵素離子包括但不限于碘離子、溴離子中的至少一種；和/或

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于：還包括金屬電極層，所述金屬電極層位于所述空穴阻擋層上背離所述電荷傳輸層的一側(cè)，所述金屬電極層包括金屬電極，所述金屬電極包括銅、銀、金、鉑、鉬或鎢中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟1包括以下操作：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟3包括以下操作：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于：步驟31中的csxfayma1-x-ypbiz的制備方法為：將csi、mai、fai、pbi2按照18：25.8：222.3：730.7的比例稱取并混合，形成混合物；將該混合物溶解在有機(jī)溶劑中，配置成鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；有機(jī)溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺和二甲基亞砜；n,n-二甲基甲酰胺與二甲基亞砜的體積比為4：1。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，包括依次層疊的空穴傳輸層、自組裝單分子層、鈍化層、鈣鈦礦吸光層、電荷傳輸層和空穴阻擋層；所述鈍化層中含有含胍基類添加劑；本發(fā)明通過采用胍基氨基酸作為鈍化劑來修飾鈣鈦礦吸光層下表面缺陷并改善鈣鈦礦吸光層與電荷傳輸層之間的界面缺陷；含胍基類添加劑通過有效地鈍化這些缺陷，并且促進(jìn)晶粒的生長，從而獲得缺陷密度低，晶粒質(zhì)量高的鈣鈦礦吸光層；由于缺陷密度的減小及鈣鈦礦吸光層薄膜質(zhì)量的提高，鈣鈦礦太陽能電池的電荷非輻射復(fù)合降低，從而提高鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓，提高鈣鈦礦太陽能電池的效率及穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：趙睿,王永奇,樊新鴻,張正淵,景瑞斌,馬玲,陳宏剛,柳洋,祁偉健,羅學(xué)儒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)甘肅省電力公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30