M1.5G，100mW/cm2標(biāo)準光強的照射條件下(太陽能模擬器化wport) 進行太陽電池的性能測試，伏安特性曲線如圖4所示，測得電池樣品開路電壓0.980V，短路 電流密度20.06mA/cm2,填充因子65.86%，效率為12.94 %
[0045] 將實施例巧日對比例1中所得的巧鐵礦薄膜的邸D圖譜進行對比如圖2,其中：14.2° 所對應(yīng)的巧鐵礦特征主峰，12.7°對應(yīng)艦化鉛特征主峰，從該圖譜可W明確看出黑線所代表 的實施例1連續(xù)滴法制備的巧鐵礦XRD結(jié)果巧鐵礦特征峰比紅線所代表的對比例1液相兩步 法所制備的巧鐵礦特征峰具有更小的半高寬，前者為0.117°遠小于后者的的0.160°運表明 前者獲得的巧鐵礦具有更好的結(jié)晶性能，同時前者巧鐵礦與艦化鉛特征峰強之比為23.4大 于后者的18.4運也進一步說明了前者具有更高的艦化鉛轉(zhuǎn)化率，同時前者也基本實現(xiàn)可艦 化鉛的完全轉(zhuǎn)化只有很小的殘留。通過XRD分析可知實施例1連續(xù)滴法制備的巧鐵礦比對比 例1液相兩步法所制備的巧鐵礦具有更好的結(jié)晶性和更加充分的艦化鉛轉(zhuǎn)化率，從而具有 更好的吸收所W獲得器件其短路電流更加器件的性能更加。
[0046] 將實施例1W及對比例1中的巧鐵礦薄膜的沈Μ圖進行比較如圖3，可知實施例1采 用連續(xù)滴涂法制備的巧鐵礦薄膜結(jié)晶效果較好，獲得巧鐵礦薄膜更加致密，比起對比例1中 采用液相兩步法制備的的巧鐵礦，晶粒具有更加明顯的起伏，同時晶粒呈現(xiàn)更具有規(guī)則性， 運將有利于電池光吸收，同時減小光生電子和空穴復(fù)合，降低了電池漏電和短路的情況，從 而具有更高的能量轉(zhuǎn)化效率。
[0047] 將實施例及對比例1中制備的10個器件性能進行統(tǒng)計分析比較如圖5,可知實 施例獲得器件性能明顯優(yōu)于對比例，前者獲得了 16.74%的平均效率而后者只有11.48%， 同時短路電流、填充因子、開路電壓的平均統(tǒng)計值均高于后者，并且前者的各項參數(shù)標(biāo)準差 均低于后者表明前者具有更好的實驗重復(fù)性。
[0048] 下表1是實施例1制備所得20個器件的數(shù)據(jù)，獲得了開路電壓平均值高于IV，短路 電流為22.87，填充因子為70.92%，平均效率為16.37%，同樣表明了實施例1的連續(xù)滴涂法 制備的器件具有很好的重復(fù)性。
[0049] 表 1 [(Κ)加]
[0化1 ]
[0052] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知，本發(fā)明的技術(shù)方案在下述范圍內(nèi)變化時，仍然能夠得 到與上述實施例1相同或相近的技術(shù)效果：
[0053] -種巧鐵礦太陽能電池的制備方法，該太陽能電池依次由透明導(dǎo)電基底、致密空 穴阻擋層、介孔電子傳輸層、巧鐵礦型薄膜光吸收層、空穴傳輸層和金屬背電極組成，
[0054] 其制備方法包括如下步驟：
[0055] (1)將透明導(dǎo)電基底依次用清潔劑磋洗，然后用去離子水沖洗，再依次用丙酬、乙 醇超聲15~20min，接著用氮氣槍吹干，放入氧等離子清洗機中清洗15~20min;
[0056] (2)在步驟(1)處理后的透明導(dǎo)電基底上旋涂制備氧化鐵、氧化儀和氧化錯中的至 少一種材質(zhì)的致密空穴阻擋層，具體旋涂工藝如下：旋涂速度為1500~2500rpm，旋涂次數(shù) 為3次，每次旋涂時間為20~30s，每次旋涂結(jié)束均通過熱臺退火5~lOmin，退火溫度為100 ~150°C，最后轉(zhuǎn)移到馬弗爐中400~500°C退火30~60min;
[0057] (3)步驟(2)制得的物料經(jīng)四氯化鐵溶液浸泡處理后（四氯化鐵溶液的濃度為35~ 45mM，處理溫度為65~75°C，處理時間為25~35min)，在致密空穴阻擋層上用納米介孔材料 旋涂制備介孔電子傳輸層，具體旋涂工藝如下：旋涂速度為4000~eOOOrpm，旋涂時間20~ 40s，旋涂結(jié)束后于熱臺退火5~lOmin，退火溫度為100~150°C，最后轉(zhuǎn)移到馬弗爐中400~ 500°C 退火 30 ~60min;
[005引（4)在步驟(3)制備的介孔電子傳輸層上用連續(xù)滴涂法制備厚度為550~650nm、晶 粒尺寸為300~50化m的巧鐵礦型薄膜光吸收層，具體為:在所述介孔電子傳輸層上滴加第 一溶液，W4~8s的時間從化pm加速至4000~6000巧m進行旋涂成膜10~30s，再W6~10s的 時間減速至2000~3000rpm繼續(xù)進行旋涂10~30s，當(dāng)減速至2000~3000巧m時，滴涂第二溶 液W使第一溶液和第二溶液反應(yīng)成膜生成MAPb 13，接著退火(退火溫度為120~160°C，時間 為20~30min)，第一溶液WPbl2和DMSO為溶質(zhì)、DMF為溶劑，第二溶液WMAI為溶質(zhì)、IPA為溶 劑，其中饑12在第一溶液中的濃度為0.7~1.8M，Pbl2與DMSO的摩爾比為1:1~3,第二溶液的 濃度為0.189~0.503，第二溶液的溫度為25~100°C ;
[0059] (5)在步驟(4)制備的巧鐵礦型薄膜光吸收層上旋涂制備空穴傳輸層，具體旋涂工 藝如下:旋涂速度為3000~4000巧m，旋涂時間為30~40s;
[0060] (6)在步驟(5)制備的空穴傳輸層上蒸鍛厚度為80~120nm的金屬背電極，即成。
[0061] 所述納米介孔材料為氧化鐵和或氧化錯。所述空穴傳輸層的材質(zhì)為有機材質(zhì)或無 機材質(zhì)。所述有機材質(zhì)為Spir〇-Me0TAD、P3HT、PTAA和TAPC中的至少一種。所述無機材質(zhì)為 化I、化SCN、化2〇、CuO、Ni 0和Mo化中的至少一種。所述金屬背電極的材質(zhì)為Au或Ag。
[0062] W上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即 依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于:該太陽能電池依次由透明導(dǎo)電基 底、致密空穴阻擋層、介孔電子傳輸層、鈣鈦礦型薄膜光吸收層、空穴傳輸層和金屬背電極 組成， 其制備方法包括如下步驟： (1) 將透明導(dǎo)電基底依次用清潔劑搓洗，然后用去離子水沖洗，再依次用丙酮、乙醇超 聲15~20min，接著用氮氣槍吹干，放入氧等離子清洗機中清洗15~20min; (2) 在步驟(1)處理后的透明導(dǎo)電基底上旋涂制備氧化鈦、氧化鎳和氧化鋯中的至少一 種材質(zhì)的致密空穴阻擋層，具體旋涂工藝如下：旋涂速度為1500~2500rpm，旋涂次數(shù)為3 次，每次旋涂時間為20~30s，每次旋涂結(jié)束均通過熱臺退火5~lOmin，退火溫度為100~ 150°C，最后轉(zhuǎn)移到馬弗爐中400~500°C退火30~60min; (3) 步驟(2)制得的物料經(jīng)四氯化鈦溶液浸泡處理后，在致密空穴阻擋層上用納米介孔 材料旋涂制備介孔電子傳輸層，具體旋涂工藝如下:旋涂速度為4000~6000rpm，旋涂時間 20~40s，旋涂結(jié)束后于熱臺退火5~lOmin，退火溫度為100~150°C，最后轉(zhuǎn)移到馬弗爐中 400 ~50(TC 退火 30 ~60min; (4) 在步驟(3)制備的介孔電子傳輸層上用連續(xù)滴涂法制備厚度為550~650nm、晶粒尺 寸為300~500nm的鈣鈦礦型薄膜光吸收層，具體為:在所述介孔電子傳輸層上滴加第一溶 液，以4~8s的時間從Orpm加速至4000~6000rpm進行旋涂成膜10~30s，再以6~10s的時間 減速至2000~3000rpm繼續(xù)進行旋涂10~30s，當(dāng)減速至2000~3000rpm時，滴涂第二溶液以 使第一溶液和第二溶液反應(yīng)成膜生成MAPbI 3，接著退火，第一溶液以Pbl2和DMS0為溶質(zhì)、DMF 為溶劑，第二溶液以MAI為溶質(zhì)、IPA為溶劑，其中Pbl2在第一溶液中的濃度為0.7~1.8M， Pbl2與DMS0的摩爾比為1:1~3,第二溶液的濃度為0.189~0.503,第二溶液的溫度為25~ 100。。； (5) 在步驟(4)制備的鈣鈦礦型薄膜光吸收層上旋涂制備空穴傳輸層，具體旋涂工藝如 下:旋涂速度為3000~4000rpm，旋涂時間為30~40s; (6) 在步驟(5)制備的空穴傳輸層上蒸鍍厚度為80~120nm的金屬背電極，即成。2. 如權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)的四氯化鈦溶液浸泡處理所用 的四氯化鈦溶液的濃度為35~45mM，處理溫度為65~75°C，處理時間為25~35min。3. 如權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)的退火溫度為120~160°C，時間 為20~30min。4. 如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的制備方法，其特征在于:所述納米介孔材料 為氧化鈦和或氧化鋯。5. 如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的制備方法，其特征在于:所述空穴傳輸層的 材質(zhì)為有機材質(zhì)或無機材質(zhì)。6. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于：所述有機材質(zhì)為Spir〇-MeOTAD、P3HT、 PTAA和TAPC中的至少一種。7. 如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于:所述無機材質(zhì)為Cul、CuSCN、Cu20、CuO、 NiO和MoOx中的至少一種。8. 如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的制備方法，其特征在于:所述金屬背電極的 材質(zhì)為Au或Ag。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：(1)對透明導(dǎo)電基底清洗；(2)在透明導(dǎo)電基底上旋涂制備致密空穴阻擋層；(3)在致密空穴阻擋層上旋涂制備介孔電子傳輸層；(4)在介孔電子傳輸層上用連續(xù)滴涂法制備鈣鈦礦型薄膜光吸收層；(5)在鈣鈦礦型薄膜光吸收層上旋涂制備空穴傳輸層；(6)在空穴傳輸層上蒸鍍金屬背電極，即成。本發(fā)明的制備方法利用連續(xù)滴涂法制備鈣鈦礦吸收層，制備的吸收層薄膜結(jié)晶性好形貌易于控制，獲得晶粒起伏度更大同時晶粒更加規(guī)則，獲得的鈣鈦礦太陽電池其器件短路電流，開路電壓，填充因子均比現(xiàn)有技術(shù)中的液相兩步法高，最終實現(xiàn)了高能量轉(zhuǎn)化效率、器件重復(fù)性好的鈣鈦礦太陽電池。
【IPC分類】H01L51/44, H01L51/48, H01L51/42
【公開號】CN105655490
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】張風(fēng)燕, 陳果, 鄭將輝, 嚴鑫, 林煌丁, 鄭靈靈
【申請人】廈門大學(xué)
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年4月15日