本發(fā)明涉及太陽能電池，特別是涉及一種鈣鈦礦層的鈍化方法及鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦是一種復雜多晶材料，在理想的鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)中，每個原子都有其固定的位置；但實際的鈣鈦礦晶體生長勢必會受到各種因素影響，在晶體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生缺陷，而晶界通常是缺陷富集區(qū)。通常，在鈣鈦礦太陽能電池中，鈣鈦礦層的晶粒生長受諸多因素的影響，自然生長的鈣鈦礦層的晶粒尺寸較小，這不僅會導致大量缺陷而阻礙載流子的縱向傳輸，還會加速水氧透過晶界侵蝕鈣鈦礦層。鈣鈦礦層的晶界和表面的點缺陷分為深能級缺陷和淺能級缺陷；其中，深能級缺陷(如低配位pb2+)對載流子的傳輸影響較大。此外，鈣鈦礦層較差的穩(wěn)定性也嚴重限制了其在太陽能電池上的推廣和應(yīng)用。

2、對此，現(xiàn)有技術(shù)采用了如下技術(shù)對鈣鈦礦層進行鈍化：如公開號cn117460381a采用3-甲砜基苯胺作為添加劑，利用雙齒位點鈍化鈣鈦礦層體相中的鉛離子缺陷；另外苯胺鹽酸鹽與磺酰不容易結(jié)合用于鈍化，且結(jié)合之后的分子量過大，無法進入鈣鈦礦晶體內(nèi)部，鈍化效果較差。又如公開號cn116056475a采用1，4-二噻烷及其衍生物同時鈍化鈣鈦礦層的體相和表面的深能級缺陷。此外，現(xiàn)有技術(shù)還有采用甲基氯化胺作為添加劑，來延緩鈣鈦礦濕膜在退火過程中的成核結(jié)晶，以增大晶粒尺寸。

3、然而，現(xiàn)有這些對鈣鈦礦層的鈍化技術(shù)，要么僅注重于表面鈍化或體相鈍化的單一鈍化方式，但鈣鈦礦層的表面與體相的缺陷都嚴重制約如太陽能電池的器件性能；要么是采用單活性位點鈍化劑，作用單一，無法做到多功能鈍化；要么通過多種活性官能團堆加形成的鈍化劑進行鈍化，其鈍化效果并不出眾。這些鈍化方法對鈣鈦礦層起到的鈍化效果較為有限，故而對鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓、短路電流密度、填充因子及能量轉(zhuǎn)換效率的提升效果有限。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鈣鈦礦層的鈍化方法及鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

2、基于此，本發(fā)明公開了一種鈣鈦礦層的鈍化方法，其包括如下步驟：

3、s1、采用含3-甲基磺酰基丙胺鹽酸鹽的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，來制備鈣鈦礦層，并對鈣鈦礦層進行體相鈍化；其中，3-甲基磺?；符}酸鹽在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中的濃度為1～3mg/ml；

4、s2、采用含3-甲基磺酰基丙胺鹽酸鹽的表面鈍化劑對鈣鈦礦層的一表面進行表面鈍化；其中，3-甲基磺?；符}酸鹽在表面鈍化劑中的濃度為1～3mg/ml。

5、優(yōu)選地，在步驟s1之前，還包括：將所述表面鈍化劑涂布于電子傳輸層的表面后，進行退火，以對步驟s1制備的鈣鈦礦層的另一表面進行表面鈍化。

6、優(yōu)選地，步驟s1中，所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液還包括有機溶劑、濃度為1～1.5mmol/ml的碘化鉛和濃度為1～1.5mmol/ml的甲基碘化胺；

7、所述有機溶劑為二甲基甲酰胺與二甲基亞砜按體積比6：1～9：1配制形成的混合溶劑。

8、進一步優(yōu)選地，步驟s1具體包括如下步驟：

9、s11、配制鈣鈦礦前驅(qū)體溶液：將按配方量稱取的碘化鉛和甲基碘化胺溶于有機溶劑中，再加入3-甲基磺?；符}酸鹽，充分攪拌，以制得鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；

10、s12、制備鈣鈦礦層：將所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液旋涂于電子傳輸層的表面，退火，以在電子傳輸層表面制得體相鈍化的鈣鈦礦層。

11、更進一步優(yōu)選地，步驟s11的具體過程如下：將稱取的1.3～1.5mmol碘化鉛和1.3～1.5mmol甲基碘化胺溶于100μl二甲基亞砜與900μl二甲基甲酰胺組成的混合溶劑中，再加入1～3mg的3-甲基磺?；符}酸鹽，充分攪拌，攪拌時間為8～10小時，以制得所述鈣鈦礦前驅(qū)體溶液。

12、更進一步優(yōu)選地，步驟s12的具體過程如下：將沉積有電子傳輸層的玻璃基板在紫外臭氧處理15～20分鐘后，將50～60μl的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液旋涂于電子傳輸層的表面，先以1000rpm的速度低速旋涂10s，再以4000rpm的速度高速旋涂30s；在高速旋涂6～7s內(nèi)滴加150μl反溶劑氯苯，然后在100℃下退火10～15分鐘，以制得體相鈍化的所述鈣鈦礦層。

13、優(yōu)選地，所述表面鈍化劑還包括異丙醇，當異丙醇的用量為1ml時，3-甲基磺酰基丙胺鹽酸鹽的含量為1～3mg。

14、進一步優(yōu)選地，步驟s2包括：先將3-甲基磺?；符}酸鹽溶解于異丙醇中，得到表面鈍化劑；再將表面鈍化劑涂布于鈣鈦礦層的一表面，退火，以對鈣鈦礦層的一表面進行表面鈍化。

15、更進一步優(yōu)選地，步驟s2具體包括如下過程：將1～3mg的3-甲基磺?；符}酸鹽溶解于1ml的異丙醇中，得到表面鈍化劑；待鈣鈦礦層冷卻后，將50～60μl的表面鈍化劑涂布于鈣鈦礦層的一表面，在90～100℃下退火10～15分鐘，以對鈣鈦礦層的一表面進行表面鈍化。

16、本發(fā)明還公開了一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括如下制備步驟：

17、步驟一、依次對玻璃基板進行清洗、吹干及紫外臭氧處理；

18、步驟二、在玻璃基板的表面制備電子傳輸層；

19、步驟三、采用本
技術(shù)實現(xiàn)要素：
上述所述的一種鈣鈦礦層的鈍化方法，以在電子傳輸層的表面制備鈣鈦礦層，并對鈣鈦礦層進行體相鈍化及表面鈍化；

20、步驟四、在經(jīng)體相鈍化及表面鈍化后的鈣鈦礦層的表面制得空穴傳輸層；

21、步驟五、在空穴傳輸層的表面制備金屬電極，即得鈣鈦礦太陽能電池。

22、綜上，本發(fā)明提出了一種有效鈍化鈣鈦礦層的體相和表面的方法，該方法能夠提升鈣鈦礦太陽能電池的綜合性能和穩(wěn)定性。具體如下：

23、本發(fā)明通過在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中引入少量3-甲基磺?；符}酸鹽作為添加劑來鈍化鈣鈦礦層的體相缺陷，其中cl-在前驅(qū)體溶液中與pbi2絡(luò)合，磺酰會與甲基碘化胺(mai)以及fai發(fā)生相互作用，能夠延緩鈣鈦礦層在退火過程中的成核結(jié)晶，使鈣鈦礦層的晶粒更加致密，并使鈣鈦礦層的晶粒尺寸變大，且氯離子還能鈍化鈣鈦礦層的鹵素陰離子缺陷；胺基作為路易斯堿，其n原子與磺酰中的s原子形成雙齒錨定位點，協(xié)同鈍化深能級缺陷。關(guān)于本發(fā)明的雙齒錨定協(xié)同鈍化：磺?；c丙胺位于3-甲基磺?；符}酸鹽的不同位置，從不同方向鈍化低配位pb2+和pb0缺陷，避免了空間位阻效應(yīng)；3-甲基磺?；符}酸鹽分子中同時存在這兩個活性位點，能增強其對缺陷鈍化的相互作用，從而獲得更加牢固有效的鈍化效果。

24、進一步，針對現(xiàn)有技術(shù)對缺陷富集最多的鈣鈦礦層表面鈍化效果較差的問題，本發(fā)明在采用3-甲基磺?；符}酸鹽體相鈍化鈣鈦礦層的基礎(chǔ)上，還進一步將含少量3-甲基磺?；符}酸鹽的表面鈍化劑涂布在鈣鈦礦層表面，達到有效鈍化鈣鈦礦層表面的作用。

25、此外，相比現(xiàn)有技術(shù)(如采用3-甲砜基苯胺或4-吡啶甲胺鹽酸鹽鈍化)，3-甲基磺?；符}酸鹽帶來的鈍化效果更好。

26、故而，本發(fā)明的鈍化方法，通過3-甲基磺?；符}酸鹽對鈣鈦礦層的體相鈍化和表面鈍化的雙層鈍化，大大增強了鈍化效果，能進一步提升鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓、短路電流密度、填充因子及能量轉(zhuǎn)換效率。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少包括以下有益效果：

28、本發(fā)明的鈍化方法引入3-甲基磺?；符}酸鹽作為添加劑和表面鈍化劑，同時鈍化了鈣鈦礦層的體相和表面的缺陷；而且，3-甲基磺酰基丙胺鹽酸鹽作為鈍化劑成分表現(xiàn)出比如含3-甲砜基苯胺或4-吡啶甲胺鹽酸鹽的多功能鈍化劑更佳的鈍化效果。因此，本發(fā)明的鈍化方法，在雙齒鈍化(通過3-甲基磺?；符}酸鹽的多活性位點實現(xiàn))和表面-體相共同鈍化的同時，還配合特定鈍化成分(即3-甲基磺?；符}酸鹽)，能鈍化鈣鈦礦層的體相和表面上的深能級缺陷，起到更好的鈍化效果，故而能進一步提升鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性和綜合性能(如開路電壓、短路電流密度、填充因子及能量轉(zhuǎn)換效率)。