本發(fā)明屬于鈣鈦礦太陽能電池，尤其涉及一種鈣鈦礦層的制備工藝及鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術(shù)：

1、能源作為人類最早利用的自然資源之一，推動了文明社會的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的發(fā)展。面對不斷消耗的不可再生能源和日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)，發(fā)展綠色可再生能源技術(shù)勢在必行。傳統(tǒng)的基于硅等無機(jī)半導(dǎo)體材料的太陽能電池雖然已經(jīng)商品化，但其生產(chǎn)工藝復(fù)雜、成本過高，并且存在無機(jī)材料不可降解以及不易柔性加工等缺陷，限制了其應(yīng)用范圍。而取之不盡用之不竭的太陽能作為一種綠色的可再生能源是最具有應(yīng)用前景的光伏技術(shù)之一。

2、鈣鈦礦電池屬于太陽能電池眾多類型中的一種，是一種有前途的綠色和可再生能源。鈣鈦礦層屬于鈣鈦礦電池的重要組成部分，現(xiàn)有技術(shù)通常采用旋涂或刮涂工藝制備鈣鈦礦層，相比于旋涂工藝，刮涂工藝制備得到的鈣鈦礦太陽能電池的能量轉(zhuǎn)換效率更高。同時(shí)，在制備鈣鈦礦層時(shí)，通常需要使用溶劑溶解鈣鈦礦材料，而戊內(nèi)酯是一種常用于溶解鈣鈦礦材料制備鈣鈦礦層的綠色溶劑。但發(fā)明人在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)采用戊內(nèi)酯作為綠色溶劑溶解鈣鈦礦材料，只能在空穴傳輸層或電子傳輸層上旋涂制備鈣鈦礦層，而無法在空穴傳輸層或電子傳輸層上刮涂制備鈣鈦礦層。

3、因此，開發(fā)一種適用于采用刮涂和戊內(nèi)酯制備鈣鈦礦太陽能電池鈣鈦礦層的工藝具有一定的市場價(jià)值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鈣鈦礦層的制備工藝，通過對導(dǎo)電基底層加熱，在導(dǎo)電基底層的溫度為80～120℃時(shí)，將戊內(nèi)酯作為綠色溶劑制備的鈣鈦礦層前驅(qū)液刮涂在空穴傳輸層或電子傳輸層上，進(jìn)而得到鈣鈦礦層；使得采用戊內(nèi)酯作為綠色溶劑也能刮涂制備鈣鈦礦層，進(jìn)而制備出具有較高能量轉(zhuǎn)換效率的正反置鈣鈦礦太陽能電池。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種鈣鈦礦層的制備工藝，包括如下步驟：

3、將鈣鈦礦層前驅(qū)液刮涂在空穴傳輸層或電子傳輸層上，退火，得鈣鈦礦層；所述空穴傳輸層或電子傳輸層設(shè)置在80～120℃的導(dǎo)電基底層上；所述鈣鈦礦層前驅(qū)液包括形成鈣鈦礦層的原料和戊內(nèi)酯。

4、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述戊內(nèi)酯選自δ-戊內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯中的至少一種。

5、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述形成鈣鈦礦層的原料與所述的戊內(nèi)酯的用量比為(100～300)mg：1ml，包括但不僅限于100mg：1ml、150mg：1ml、200mg：1ml、250mg：1ml、300mg：1ml。

6、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述形成鈣鈦礦層的原料包括ax原料和bx2原料。

7、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述鈣鈦礦具有abx3結(jié)構(gòu)。

8、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述ax源選自ch3nh3x、ch3ch2nh3x、nh2ch＝nh2x中的至少一種。

9、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述bx2源選自pbx2、snx2中的至少一種。

10、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述x選自cl、br和i中的至少一種。

11、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述刮涂的速度為2～10mm/s，刮涂過程中的氮?dú)獾读髁繛?0～30l/min。

12、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述退火的溫度為80～120℃，時(shí)間為5～15min。

13、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦層的厚度為400～700nm，包括但不限于為500nm、530nm、560nm、590nm、620nm、650nm、680nm、710nm、740nm、770nm、800nm。

14、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述空穴傳輸層的材料選自聚乙烯咔唑、聚[[9-(1-辛基壬基)-9h-咔唑-2,7-二基]-2,5-噻吩二基-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-2,5-噻吩二基]、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚[雙(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]中的至少一種。

15、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述空穴傳輸層的厚度為10～35nm，包括但不限于10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm。

16、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述電子傳輸層的材料選自pc61bm、bcp中的至少一種。

17、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述電子傳輸層的厚度為100～200nm，包括但不限于為100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、195nm、200nm。

18、本發(fā)明另一目的在于提供一種綠色混合溶劑，所述綠色混合溶劑由甲基磷?；宜岫阴ズ臀靸?nèi)酯組成。

19、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述戊內(nèi)酯選自δ-戊內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯中的至少一種。

20、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述甲基磷?；宜岫阴ズ臀靸?nèi)酯的質(zhì)量比為1：10～1：10。

21、本發(fā)明再一目的在于提供一種鈣鈦礦層前驅(qū)液，包括形成鈣鈦礦層的原料和所述的綠色混合溶劑。

22、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述形成鈣鈦礦層的原料包括ax原料和bx2原料。

23、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述鈣鈦礦具有abx3結(jié)構(gòu)。

24、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述ax源選自ch3nh3x、ch3ch2nh3x、nh2ch＝nh2x中的至少一種。

25、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述bx2源選自pbx2、snx2中的至少一種。

26、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述x選自cl、br和i中的至少一種。

27、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述ax源與所述bx2源的質(zhì)量比為(1～3)：1。

28、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述形成鈣鈦礦層的原料與所述的綠色混合溶劑的用量比為(100～300)mg：1ml。

29、本發(fā)明再一目的在于提供一種鈣鈦礦層的制備工藝，包括如下步驟：

30、將所述的鈣鈦礦層前驅(qū)液刮涂在空穴傳輸層或電子傳輸層上，退火，得鈣鈦礦層；所述空穴傳輸層或電子傳輸層設(shè)置在80～120℃的導(dǎo)電基底層上。

31、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述刮涂的速度為2～10mm/s，刮涂過程中的氮?dú)獾读髁繛?0～30l/min。

32、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述退火的溫度為50～70℃，時(shí)間為2～10min。

33、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦層的厚度為400～700nm，包括但不限于為500nm、530nm、560nm、590nm、620nm、650nm、680nm、710nm、740nm、770nm、800nm。

34、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述空穴傳輸層的材料選自聚乙烯咔唑、聚[[9-(1-辛基壬基)-9h-咔唑-2,7-二基]-2,5-噻吩二基-2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基-2,5-噻吩二基]、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚[雙(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]中的至少一種。

35、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述空穴傳輸層的厚度為10～35nm，包括但不限于10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm。

36、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述電子傳輸層的材料選自pc61bm、bcp中的至少一種。

37、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述電子傳輸層的厚度為100～200nm，包括但不限于為100nm、105nm、110nm、115nm、120nm、125nm、130nm、135nm、140nm、145nm、150nm、155nm、160nm、165nm、170nm、175nm、180nm、185nm、190nm、195nm、200nm。

38、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述透明基底層的材料包括但不僅限于透明導(dǎo)電玻璃ito。

39、在本發(fā)明一些實(shí)施例中，所述透明基底層的方阻為≤80ω。

40、本發(fā)明再一目的在于提供一種鈣鈦礦太陽能電池，包括所述的鈣鈦礦層的制備工藝所制備的鈣鈦礦層。

41、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

42、(1)本發(fā)明通過對導(dǎo)電基底層加熱，在導(dǎo)電基底層的溫度為80～120℃時(shí)，將戊內(nèi)酯作為綠色溶劑制備的鈣鈦礦層前驅(qū)液刮涂在空穴傳輸層或電子傳輸層上，進(jìn)而得到鈣鈦礦層；使得采用戊內(nèi)酯作為綠色溶劑也能刮涂制備鈣鈦礦層，進(jìn)而制備出具有較高能量轉(zhuǎn)換效率的正反置鈣鈦礦太陽能電池。

43、(2)本發(fā)明通過復(fù)配戊內(nèi)酯和甲基磷?；宜岫阴プ鳛榫G色混合溶劑，可得到穩(wěn)定性較高的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液；使得在制備鈣鈦礦層時(shí)，可在較低溫度及較短時(shí)間條件下退火，制備出具有較高能量轉(zhuǎn)換效率的正反置鈣鈦礦太陽能電池。