【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及太陽能電池，尤其涉及鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。
技術介紹
1、有機-無機雜化鈣鈦礦材料因其優(yōu)異的光電性能以及低成本、來源廣泛等優(yōu)點，吸引了眾多研究人員的關注，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從2009年的3.8％飆升至2023年的26.1％，直追目前市場上晶硅太陽能電池的水平，被認為是最具有商業(yè)化潛力的第三代太陽能電池。
2、然而，通過溶液法旋涂制備的鈣鈦礦太陽能電池晶體內部存在缺陷，導致載流子非輻射復合，降低了器件的光電轉換效率。此外，鈣鈦礦材料容易受到外界因素影響而分解，尤其容易受到水分侵襲，從而影響器件的穩(wěn)定性，這也是目前鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)商業(yè)化應用所要面臨的重大挑戰(zhàn)。為了解決這些問題，需要通過多功能分子對鈣鈦礦表界面進行調控，改善鈣鈦礦薄膜質量并優(yōu)化與傳輸層材料的接觸，以提高鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率和穩(wěn)定性。
3、目前有兩種主要的分子調控策略：一種是利用小分子調控鈣鈦礦晶體生長，減少內部缺陷，從而提高器件的性能，但這種策略會影響器件的穩(wěn)定性；另一種是采用聚合物分子來鈍化鈣鈦礦表界面處的晶格缺陷，增強鈣鈦礦對外界因素特別是水分侵蝕的抵抗能力，但聚合物本身的絕緣性會影響電荷的輸運，限制了性能的提高。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術的目的在于避免現(xiàn)有技術的不足提供一種利用二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子修飾鈣鈦礦結晶，通過紫外照射處理進行原位交聯(lián)，形成特定的聚合物分子交聯(lián)網(wǎng)格，提高鈣鈦礦吸光層表界面處電荷的運輸和交換效率，同時的二苯乙烯基苯并
2、為實現(xiàn)上述目的，本專利技術采取的技術方案為：一種分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：
3、制備分子添加劑溶液的步驟：
4、將二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子溶解在有機溶劑中，即得到濃度為0.01～10mg/ml的分子添加劑溶液；
5、制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟：
6、首先，在覆蓋有空穴傳輸層的導電玻璃層基底上旋涂鈣鈦礦前驅體溶液，進行熱處理后，即在所述基底上形成了鈣鈦礦薄膜；
7、然后，將所述分子添加劑溶液旋涂在鈣鈦礦薄膜上，依次進行熱處理、紫外照射處理，即在所述基底上形成所述電池的鈣鈦礦吸光-分子復合層；
8、最后，在鈣鈦礦吸光-分子復合層上依次旋涂電子傳輸層和電子緩沖層，并在電子緩沖層上方熱蒸鍍金屬電極，即得到分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池，且所述的分子修飾為分子界面修飾。
9、進一步的，在所述制備分子添加劑溶液的步驟中，所述的有機溶劑為異丙醇、甲醇、乙醇、二甲氧基乙醇和氯仿中的一種或多種，為多種時的混合溶劑體積比為5：1～1：1。
10、進一步的，在所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟中，
11、在所述基底上旋涂鈣鈦礦前驅體溶液的旋涂速度為3000-5000rpm/min，旋涂時間為30-60s，旋涂得到的鈣鈦礦薄膜厚度為300-800nm；
12、所述將所述分子添加劑溶液旋涂在鈣鈦礦薄膜上的旋涂速度為2000-5000rpm/min，旋涂時間為15-60s；
13、在所述基底上旋涂鈣鈦礦前驅體溶液后的熱處理溫度為100～150℃，時間為10～60min；
14、所述將所述分子添加劑溶液旋涂在鈣鈦礦薄膜上后的熱處理溫度為70～120℃，時間為1-30min；
15、之后的紫外照射處理中的紫外燈波長為254nm，照射時間為0.5-30min。
16、進一步的，所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟是：
17、首先，將得到的所述分子添加劑溶液加入鈣鈦礦前驅體溶液中，得到濃度為0.01～10mg/ml鈣鈦礦前驅體混合溶液，
18、然后，在覆蓋有空穴傳輸層的導電玻璃層基底上旋涂鈣鈦礦前驅體混合溶液，依次經過熱處理、紫外燈照射處理后，即在所述基底上形成所述電池的分子-鈣鈦礦吸光層；
19、最后，在分子-鈣鈦礦吸光層上依次旋涂電子傳輸層、電子緩沖層，并在電子緩沖層上方熱蒸鍍金屬電極，即得到分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池，所述的分子修飾為分子體相摻入修飾。
20、進一步的，所述分子添加劑溶液的有機溶劑為二乙醇甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和n-甲基吡咯烷酮中的一種或多種，為多種時的混合溶劑體積比為5：1～1：1。
21、進一步的，在所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟中，在所述基底上旋涂鈣鈦礦前驅體混合溶液時的旋涂速度為3000-5000rpm/min，旋涂時間為30-60s；旋涂得到的分子-鈣鈦礦吸光層厚度為300-800nm；
22、在所述基底上旋涂鈣鈦礦前驅體混合溶液后進行的熱處理溫度為100～150℃，退火時間為10～60min；
23、之后的紫外照射處理中的紫外燈波長為254nm，照射時間為0.5-30min。
24、進一步的，所述二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子是鄰位二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子、間位二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子、對位二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子中的一種或多種，其中苯并咪唑上不同位置的取代基官能團包括羥基、羧基、磺酸基、甲基、甲氧基、膦酸基、硝基、鹵素中的一種或多種。
25、進一步的，所述的鈣鈦礦前驅體溶液是在無水無氧的環(huán)境中，將鈣鈦礦前驅體溶解在鈣鈦礦前驅體溶劑中，在25～100℃條件下加熱攪拌1～12h，得到的濃度為1.0-1.7m的鈣鈦礦前驅體溶液；
26、所述鈣鈦礦前驅體為ax和bx2型化合物，其中a為ma+(ch3nh3+)、fa+[hc(＝nh)nh2+]、cs+、k+中的一種或多種；b為pb2+、sn2+中的一種或多種；x為鹵素離子中的一種或多種；
27、所述鈣鈦礦前驅體溶劑是由二乙醇甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和n-甲基吡咯烷酮中的一種或多種混合形成，為多種時的混合溶劑體積比為5：1～1：1。
28、本專利技術還提供所述制備方法制得的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池，依次包括導電玻璃層、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光-分子復合層、電子傳輸層、電子緩沖層、金屬電極層，所述鈣鈦礦吸光-分子復合層為分子網(wǎng)格包裹在鈣鈦礦上方形成的鈣鈦礦薄膜，所述的分子為二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子。
29、進一步的，包括導電玻璃層、空穴傳輸層、分子-鈣鈦礦吸光層、電子傳輸層、電子緩沖層、金屬電極層，所述分子-鈣鈦礦吸光層為分子在層內發(fā)生交聯(lián)聚合，并在層內部形成分子網(wǎng)格的的鈣鈦礦薄膜，所述的分子為二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子。
30、本專利技術的有益效果是：
31、1、本專利技術的二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子界面修飾在鈣鈦礦薄膜表面，經過紫外燈照射后分子發(fā)生交聯(lián)聚合，形成分子網(wǎng)格包裹在鈣鈦礦上方，不僅阻礙了外界因素對鈣鈦礦的侵襲，提高了鈣鈦礦層的穩(wěn)定性，還利于界面間電本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
1.一種分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述制備分子添加劑溶液的步驟中，所述的有機溶劑為異丙醇、甲醇、乙醇、二甲氧基乙醇和氯仿中的一種或多種，為多種時的混合溶劑體積比為5：1～1：1。
3.如權利要求1所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟中，
4.如權利要求1所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟是：
5.如權利要求4所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述分子添加劑溶液的有機溶劑為二乙醇甲醚、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和N-甲基吡咯烷酮中的一種或多種，為多種時的混合溶劑體積比為5：1～1：1。
6.如權利要求4所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟中，在所述基底上旋涂鈣鈦礦前驅體混合溶液時的旋涂速度為3000-
7.如權利要求1-6任一項所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子是鄰位二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子、間位二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子、對位二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子中的一種或多種，其中苯并咪唑上不同位置的取代基官能團包括羥基、羧基、磺酸基、甲基、甲氧基、膦酸基、硝基、鹵素中的一種或多種。
8.如權利要求1-6任一項所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，
9.如權利要求1-3任一項所述制備方法制得的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，依次包括導電玻璃層、空穴傳輸層、鈣鈦礦吸光-分子復合層、電子傳輸層、電子緩沖層、金屬電極層，所述鈣鈦礦吸光-分子復合層為分子網(wǎng)格包裹在鈣鈦礦上方形成的鈣鈦礦薄膜，所述的分子為二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子。
10.如權利要求4-6任一項所述制備方法制得的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括導電玻璃層、空穴傳輸層、分子-鈣鈦礦吸光層、電子傳輸層、電子緩沖層、金屬電極層，所述分子-鈣鈦礦吸光層為分子在層內發(fā)生交聯(lián)聚合，并在層內部形成分子網(wǎng)格的的鈣鈦礦薄膜，所述的分子為二苯乙烯基苯并咪唑鹽分子。
...【技術特征摘要】
1.一種分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述制備分子添加劑溶液的步驟中，所述的有機溶劑為異丙醇、甲醇、乙醇、二甲氧基乙醇和氯仿中的一種或多種，為多種時的混合溶劑體積比為5：1～1：1。
3.如權利要求1所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟中，
4.如權利要求1所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟是：
5.如權利要求4所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述分子添加劑溶液的有機溶劑為二乙醇甲醚、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亞砜和n-甲基吡咯烷酮中的一種或多種，為多種時的混合溶劑體積比為5：1～1：1。
6.如權利要求4所述的分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述制備分子修飾的鈣鈦礦太陽能電池的步驟中，在所述基底上旋涂鈣鈦礦前驅體混合溶液時的旋涂速度為3000-5000rpm/min，旋涂時間為30-60s；旋涂得到的分子-鈣鈦礦吸光...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳睿豪，戴志遠，萬書源，王洪強，
申請(專利權)人：西北工業(yè)大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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