本領(lǐng)域涉及太陽能電池，具體地，本申請涉及鈣鈦礦薄膜的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦材料具有先進的光電性能和簡單的溶液制備工藝，制備的鈣鈦礦太陽能電池可以實現(xiàn)高效率和低成本的太陽能發(fā)電。高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜是實現(xiàn)高性能光伏器件的關(guān)鍵。到目前為止，具有高光電轉(zhuǎn)化效率的鈣鈦礦太陽能電池和鈣鈦礦薄膜是通過溶液處理技術(shù)制備的。然而，鈣鈦礦前驅(qū)體溶液復(fù)雜的化學(xué)性質(zhì)難以以可重復(fù)的方式制備大面積設(shè)備。相比溶液法，全蒸發(fā)法具有多種優(yōu)勢，例如：大面積制備的均勻性高、無溶劑、可以實現(xiàn)薄膜的保形生長、與現(xiàn)有光伏生產(chǎn)技術(shù)的兼容性更高等。但全蒸發(fā)法制備的鈣鈦礦太陽能電池效率仍低于溶液法，其中，鈣鈦礦薄膜內(nèi)的缺陷和非輻射復(fù)合是限制其光電轉(zhuǎn)化效率的主要原因。

2、因此，制備質(zhì)量高、缺陷少的鈣鈦礦層至關(guān)重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請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)問題至少之一。

2、因此，在本申請的第一方面，本申請?zhí)岢隽艘环N制備鈣鈦礦薄膜的方法。根據(jù)本申請的實施例，所述方法包括：在固態(tài)基底的下方對第一蒸發(fā)源進行第一蒸發(fā)處理，以便在所述固態(tài)基底的下表面形成骨架層，其中，所述第一蒸發(fā)源中包括氨基乙磺酸；在形成所述骨架層的下方對第二蒸發(fā)源進行第二蒸發(fā)處理，以便在所述骨架層的下表面形成有機層；將所述骨架層和所述有機層進行退火處理，以便獲得所述鈣鈦礦薄膜。通過在制備鈣鈦礦薄膜的過程中，添加蒸發(fā)源氨基乙磺酸，可以有效修復(fù)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的缺陷，從而顯著改善薄膜的質(zhì)量。這一改進不僅提高了鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓和填充因子，還進一步提升了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，該方法還有助于實現(xiàn)大面積鈣鈦礦太陽能電池的均勻制造。

3、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述制備鈣鈦礦薄膜的方法還可以進一步包括如下附加技術(shù)特征至少之一：

4、根據(jù)本申請的實施例，所述第一蒸發(fā)源包括第三蒸發(fā)源、第四蒸發(fā)源以及第五蒸發(fā)源，所述第五蒸發(fā)源包括所述氨基乙磺酸。

5、根據(jù)本申請的實施例，所述第一蒸發(fā)處理包括對所述第一蒸發(fā)源進行共蒸處理或順蒸處理。

6、根據(jù)本申請的實施例，對所述第一蒸發(fā)源進行順蒸處理，所述順蒸處理包括：對所述第三蒸發(fā)源和第四蒸發(fā)源進行第三蒸發(fā)處理；以及對所述第五蒸發(fā)源進行第四蒸發(fā)處理。

7、根據(jù)本申請的實施例，所述第三蒸發(fā)源包括碘化鉛。

8、根據(jù)本申請的實施例，所述第四蒸發(fā)源包括溴化銫和碘化銫中的至少一種。

9、根據(jù)本申請的實施例，在共蒸處理過程中，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

10、根據(jù)本申請的實施例，在順蒸處理過程中，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

11、根據(jù)本申請的實施例，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為150～250nm，所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為30～50nm，所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為0.1～2nm。

12、根據(jù)本申請的實施例，所述第二蒸發(fā)源包括碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、碘化甲胺、溴化甲胺、氯化甲胺、醋酸甲脒和二甲基碘化胺中的至少一種。

13、根據(jù)本申請的實施例，所述第二蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

14、根據(jù)本申請的實施例，所述骨架層的厚度為200～300nm。

15、根據(jù)本申請的實施例，所述有機層的厚度為200～300nm。

16、根據(jù)本申請的實施例，所述鈣鈦礦薄膜的厚度為400～600nm。

17、根據(jù)本申請的實施例，所述退火處理包括第一退火處理和第二退火處理。

18、根據(jù)本申請的實施例，所述第一退火處理是在真空條件下進行的。

19、根據(jù)本申請的實施例，所述第一退火處理的溫度為100～120℃，時間為5～10min。

20、根據(jù)本申請的實施例，所述第二退火處理是在濕度為30～40％的條件下進行的。

21、根據(jù)本申請的實施例，所述第二退火處理的溫度為150～200℃，時間為10～30min。

22、在本申請的第二方面，本申請?zhí)岢隽艘环N鈣鈦礦薄膜。根據(jù)本申請的實施例，是采用第一方面所述的方法制備獲得的。如前所述，本申請采用氨基乙磺酸作為蒸發(fā)源制備鈣鈦礦薄膜，可以有效修復(fù)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的缺陷，從而顯著改善薄膜的質(zhì)量。因此，采用本申請所述的方法制備得的鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量不僅有所提升，還能夠提高鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓和填充因子，進一步提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

23、在本申請的第三方面，本申請?zhí)岢隽艘环N鈣鈦礦太陽能電池。根據(jù)本申請的實施例，所述鈣鈦礦太陽能電池包括：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二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)。因此，借助通過添加氨基乙磺酸修復(fù)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部缺陷的方法，所制備的鈣鈦礦太陽能電池表現(xiàn)出了顯著提升的開路電壓和填充因子，進而實現(xiàn)了更高的光電轉(zhuǎn)換效率。

24、根據(jù)本申請的實施例，所述鈣鈦礦太陽能電池進一步包括：緩沖層，所述緩沖層設(shè)置在所述第二電荷傳輸層與所述電極層之間。

25、在本申請的第四方面，本申請?zhí)岢隽艘环N鈣鈦礦疊層電池。根據(jù)本申請的實施例，所述鈣鈦礦疊層電池包括：頂電池和底電池，所述頂電池為第三方面所述的鈣鈦礦太陽能電池，所述頂電池設(shè)置在所述底電池的上表面。因此，本申請鈣鈦礦太陽能電池所具有的優(yōu)勢，在鈣鈦礦疊層電池上也能夠體現(xiàn)，包括出色的開路電壓、填充因子以及光電轉(zhuǎn)換效率。

26、在本申請的第五方面，本申請?zhí)岢隽艘环N用電設(shè)備。根據(jù)本申請的實施例，所述用電設(shè)備包括第三方面所述的鈣鈦礦太陽能電池或第四方面所述的鈣鈦礦疊層電池。

27、本申請的附加方面和優(yōu)點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，或通過本申請的實踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一蒸發(fā)源包括第三蒸發(fā)源、第四蒸發(fā)源以及第五蒸發(fā)源，所述第五蒸發(fā)源包括所述氨基乙磺酸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一蒸發(fā)處理包括對所述第一蒸發(fā)源進行共蒸處理或順蒸處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對所述第一蒸發(fā)源進行順蒸處理，所述順蒸處理包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三蒸發(fā)源包括碘化鉛；

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在共蒸處理過程中，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在順蒸處理過程中，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為150～250nm，所述第二蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為30～50nm，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為0.1～2nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二蒸發(fā)源包括碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、碘化甲胺、溴化甲胺、氯化甲胺、醋酸甲脒和二甲基碘化胺中的至少一種；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述骨架層的厚度為200～300nm；

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火處理包括第一退火處理和第二退火處理。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述第一退火處理是在真空條件下進行的；

13.一種鈣鈦礦薄膜，其特征在于，是采用權(quán)利要求1～12任一項所述的方法制備獲得的。

14.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，進一步包括：緩沖層，所述緩沖層設(shè)置在所述第二電荷傳輸層與所述電極層之間。

16.一種鈣鈦礦疊層電池，包括：頂電池和底電池，所述頂電池為權(quán)利要求14或15所述的鈣鈦礦太陽能電池，所述頂電池設(shè)置在所述底電池的上表面。

17.一種用電設(shè)備，其特征在于，包括：權(quán)利要求14或15所述的鈣鈦礦太陽能電池或權(quán)利要求16所述的鈣鈦礦疊層電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)岢隽艘环N鈣鈦礦薄膜的制備方法及其應(yīng)用，所述方法包括：在固態(tài)基底的下方對第一蒸發(fā)源進行第一蒸發(fā)處理，以便在所述固態(tài)基底的下表面形成骨架層，其中，所述第一蒸發(fā)源中包括氨基乙磺酸；在形成所述骨架層的下方對第二蒸發(fā)源進行第二蒸發(fā)處理，以便在所述骨架層的下表面形成有機層；將所述骨架層和所述有機層進行退火處理，以便獲得所述鈣鈦礦薄膜。通過在制備鈣鈦礦薄膜的過程中，添加蒸發(fā)源氨基乙磺酸，可以有效修復(fù)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的缺陷，從而顯著改善薄膜的質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：徐晨鑫,賀銳,王殿曦,時宇,張學(xué)玲
受保護的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9