本發(fā)明屬于鈣鈦礦太陽能電池，具體涉及一種氨基酸材料修飾鈣鈦礦吸收層的應(yīng)用、鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球?qū)稍偕茉吹男枨笕找嬖鲩L，太陽能作為一種清潔、可持續(xù)的能源形式，受到了廣泛關(guān)注。在眾多光伏器件中，鈣鈦礦太陽能電池以其獨(dú)特的光電轉(zhuǎn)換特性而備受矚目。鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的光吸收性能和高光電轉(zhuǎn)換效率，這使得鈣鈦礦太陽能電池在光伏領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、有機(jī)-無機(jī)雜化鹵化物鈣鈦礦材料具有優(yōu)異的性質(zhì)，但是鈣鈦礦晶體在生長過程中不可避免地在內(nèi)部、晶界和表面造成有害的晶體缺陷，最終導(dǎo)致鈣鈦礦太陽能電池效率和穩(wěn)定性的降低。在這些方法中，表面鈍化被認(rèn)為是最常用以及最有效的方法。

3、氨基酸作為一種天然有機(jī)化合物，具有豐富的官能團(tuán)和優(yōu)異的生物相容性。在鈣鈦礦太陽能電池中，氨基酸可以通過其特定的官能團(tuán)與鈣鈦礦材料表面進(jìn)行化學(xué)鍵合，形成一層致密的鈍化層。這層鈍化層不僅能夠減少鈣鈦礦材料表面的缺陷態(tài)密度，抑制非輻射復(fù)合，提升光電轉(zhuǎn)換效率，還能夠增強(qiáng)鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性，抵抗環(huán)境因素的侵蝕。

4、因此，現(xiàn)有的鈣鈦礦太陽能電池存在以下問題；

5、1)、鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性問題是一大挑戰(zhàn)。由于鈣鈦礦材料對濕度、溫度和光照等環(huán)境因素較為敏感，容易導(dǎo)致其性能下降，從而影響太陽能電池的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

6、2)、單一的氨基酸所含的官能團(tuán)種類及數(shù)量有限，器件整體表現(xiàn)出較低的重復(fù)性和較高的偏差性。

7、3)、無封裝條件下，環(huán)境穩(wěn)定性較低。

8、因此，用含有多種官能團(tuán)的氨基酸材料來鈍化鈣鈦礦界面的缺陷，對鈣鈦礦電池效率具有很大的提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種氨基酸材料的應(yīng)用、鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，本發(fā)明提供氨基酸材料鈍化鈣鈦礦吸收層中，能夠進(jìn)一步提高太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的實(shí)施例提供了氨基酸材料修飾鈣鈦礦、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法，一種氨基酸材料修飾鈣鈦礦，其特征在于，所述氨基酸材料包括fmoc保護(hù)基團(tuán)和兩種或多種不同種類氨基酸組成，所述氨基酸材料通式為fmoc-abcd……-端基，所述端基包括氨基(-nh2)或羧基(-cooh)。

3、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述fmoc-abcd……包括fmoc-gly-oh、fmoc-hm-oh、fmoc-hvm-oh和fmoc-lmh-oh其中的任意一種。

4、一種鈣鈦礦太陽能電池，包括權(quán)利要求1所述的氨基酸材料修飾鈣鈦礦的吸光層，所述的鈣鈦礦太陽能電池為反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池。

5、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述的反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池，包括由下到上依次層疊設(shè)置的導(dǎo)電基底、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光層、電子傳輸層和金屬電極，其特征在于，所述鈣鈦礦吸光層包括鈣鈦礦材料和氨基酸；

6、所述的鈣鈦礦材料化學(xué)組成abx3，所述的a為ch3nh3+、nh2chnh2+、c(nh2)3+、cs+、li+、na+、k+、rb+或碳原子數(shù)不小于3的有機(jī)胺陽離子中的至少一種；b為pb2+、cu2+、sn2+、mn2+、zn2+、cd2+、ge2+、sr2+、bi3+、eu2+、yb2+、sb3+、tl3+、in3+、cu+、ag+、pd2+、pd4+中的至少一種；x為cl-，br-，i-，scn-中的至少一種。

7、所述的氨基酸為權(quán)利要求2中任意一種。

8、鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，所述反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池包括以下步驟：

9、s1、準(zhǔn)備基底；將導(dǎo)電玻璃進(jìn)行刻蝕和清洗，并使用氣槍吹干，再進(jìn)行紫外臭氧處理其表面，得到基底；

10、s2、制備氧化鎳空穴傳輸層：配置氧化鎳溶液，采用勻膠機(jī)利用旋涂法并使用移液槍吸取氧化鎳溶液滴于基底上，并退火；

11、s3、制備鈣鈦礦吸光層；配置鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，配置完成后，采用勻膠機(jī)利用旋涂法將鈣鈦礦前驅(qū)體溶液滴在空穴傳輸層上，再滴加不同濃度的氨基酸溶解的乙酸乙酯，旋涂結(jié)束后將導(dǎo)電玻璃放在熱臺上，進(jìn)行加熱，得到鈣鈦礦薄膜；

12、s4、制備電子傳輸層：將富勒烯衍生物溶解于氯苯中，并進(jìn)行攪拌，采用勻膠機(jī)在鈣鈦礦吸光層上旋涂一層富勒烯衍生物的氯苯溶液，再利用旋涂法旋涂一層bcp；

13、s5、制備金屬電極層：使用真空鍍膜儀在電子傳輸層上蒸鍍ag或au。

14、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述基底為fto或ito。

15、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，所述s3中鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的配置方法為，將fai、mabr、pbbr2和pbi2溶解在1ml由dmso和dmf體積比為1:4組成的混合溶劑中，并進(jìn)行攪拌，加入84ul的csi溶液，攪拌后過濾備用。

16、在本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式中，，所述fai的質(zhì)量為0.1719g，所述mabr的質(zhì)量為0.0734g，所述pbbr2的質(zhì)量為0.0734g，所述pbi2的質(zhì)量為0.5071g。

17、本發(fā)明提供了一種氨基酸在鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦層中的應(yīng)用，所述氨基酸包括fmoc-gly-oh、fmoc-hm-oh、fmoc-hvm-oh和fmoc-lmh-oh其中一種，其引入具有氨基(-nh2)和羧基(-cooh)兩個(gè)官能團(tuán)的氨基酸材料來鈍化鈣鈦礦界面的缺陷來提高器件的效率及穩(wěn)定性，并且對鈣鈦礦的晶體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很大的影響，其中鈣鈦礦大尺寸晶粒明顯增加，缺陷態(tài)密度和界面接觸電阻減少，而且具有良好的環(huán)境穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種氨基酸材料修飾鈣鈦礦，其特征在于，所述氨基酸材料包括fmoc保護(hù)基團(tuán)和兩種或多種不同種類氨基酸組成，所述氨基酸材料通式為fmoc-abcd……-端基，所述端基包括氨基(-nh2)或羧基(-cooh)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種氨基酸材料，其特征在于，所述fmoc-abcd……包括fmoc-gly-oh、fmoc-hm-oh、fmoc-hvm-oh和fmoc-lmh-oh其中的任意一種。

3.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1所述的氨基酸材料修飾鈣鈦礦的吸光層，所述的鈣鈦礦太陽能電池為反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池。

4.如權(quán)利要求3所述的反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池，包括由下到上依次層疊設(shè)置的導(dǎo)電基底、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光層、電子傳輸層和金屬電極，其特征在于，所述鈣鈦礦吸光層包括鈣鈦礦材料和氨基酸；

5.如權(quán)利要求4所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述反式結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池包括以下步驟：

6.如權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述基底為fto或ito。

7.如權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述s3中鈣鈦礦前驅(qū)體溶液的配置方法為，將fai、mabr、pbbr2和pbi2溶解在1ml由dmso和dmf體積比為1:4組成的混合溶劑中，并進(jìn)行攪拌，加入84ul的csi溶液，攪拌后過濾備用。

8.如權(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fai的質(zhì)量為0.1719g，所述mabr的質(zhì)量為0.0734g，所述pbbr2的質(zhì)量為0.0734g，所述pbi2的質(zhì)量為0.5071g。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了氨基酸材料修飾鈣鈦礦、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法。一種氨基酸材料，所述氨基酸材料包括Fmoc保護(hù)基團(tuán)和兩種或多種不同種類氨基酸，所述氨基酸材料通式為Fmoc?ABCD……?端基，所述端基包括?NH2或?COOH，所述Fmoc?ABCD……包括Fmoc?Gly?OH、Fmoc?HM?OH、Fmoc?HVM?OH和Fmoc?LMH?OH其中的任意一種。本發(fā)明用含有多種官能團(tuán)的氨基酸材料來鈍化鈣鈦礦界面的缺陷，減少鈣鈦礦材料表面的缺陷態(tài)密度，抑制非輻射復(fù)合，提升光電轉(zhuǎn)換效率，對鈣鈦礦電池效率具有很大的提升。

技術(shù)研發(fā)人員：宋健,豐平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中潤新能源（滁州）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/4