本領(lǐng)域涉及太陽(yáng)能電池，具體地，本申請(qǐng)涉及鈣鈦礦薄膜的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦材料具有先進(jìn)的光電性能和簡(jiǎn)單的溶液制備工藝，制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池可以實(shí)現(xiàn)高效率和低成本的太陽(yáng)能發(fā)電。高質(zhì)量的鈣鈦礦薄膜是實(shí)現(xiàn)高性能光伏器件的關(guān)鍵。到目前為止，具有高光電轉(zhuǎn)化效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦薄膜是通過溶液處理技術(shù)制備的。然而，鈣鈦礦前驅(qū)體溶液復(fù)雜的化學(xué)性質(zhì)難以以可重復(fù)的方式制備大面積設(shè)備。相比溶液法，全蒸發(fā)法具有多種優(yōu)勢(shì)，例如：大面積制備的均勻性高、無(wú)溶劑、可以實(shí)現(xiàn)薄膜的保形生長(zhǎng)、與現(xiàn)有光伏生產(chǎn)技術(shù)的兼容性更高等。但全蒸發(fā)法制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率仍低于溶液法，其中，鈣鈦礦薄膜內(nèi)的缺陷和非輻射復(fù)合是限制其光電轉(zhuǎn)化效率的主要原因。

2、因此，制備質(zhì)量高、缺陷少的鈣鈦礦層至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)旨在至少在一定程度上解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題至少之一。

2、因此，在本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N制備鈣鈦礦薄膜的方法。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述方法包括：在固態(tài)基底的下方對(duì)第一蒸發(fā)源進(jìn)行第一蒸發(fā)處理，以便在所述固態(tài)基底的下表面形成骨架層，其中，所述第一蒸發(fā)源中包括氨基乙磺酸；在形成所述骨架層的下方對(duì)第二蒸發(fā)源進(jìn)行第二蒸發(fā)處理，以便在所述骨架層的下表面形成有機(jī)層；將所述骨架層和所述有機(jī)層進(jìn)行退火處理，以便獲得所述鈣鈦礦薄膜。通過在制備鈣鈦礦薄膜的過程中，添加蒸發(fā)源氨基乙磺酸，可以有效修復(fù)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的缺陷，從而顯著改善薄膜的質(zhì)量。這一改進(jìn)不僅提高了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的開路電壓和填充因子，還進(jìn)一步提升了電池的光電轉(zhuǎn)換效率。此外，該方法還有助于實(shí)現(xiàn)大面積鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的均勻制造。

3、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，上述制備鈣鈦礦薄膜的方法還可以進(jìn)一步包括如下附加技術(shù)特征至少之一：

4、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第一蒸發(fā)源包括第三蒸發(fā)源、第四蒸發(fā)源以及第五蒸發(fā)源，所述第五蒸發(fā)源包括所述氨基乙磺酸。

5、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第一蒸發(fā)處理包括對(duì)所述第一蒸發(fā)源進(jìn)行共蒸處理或順蒸處理。

6、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，對(duì)所述第一蒸發(fā)源進(jìn)行順蒸處理，所述順蒸處理包括：對(duì)所述第三蒸發(fā)源和第四蒸發(fā)源進(jìn)行第三蒸發(fā)處理；以及對(duì)所述第五蒸發(fā)源進(jìn)行第四蒸發(fā)處理。

7、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第三蒸發(fā)源包括碘化鉛。

8、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第四蒸發(fā)源包括溴化銫和碘化銫中的至少一種。

9、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，在共蒸處理過程中，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

10、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，在順蒸處理過程中，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

11、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為150～250nm，所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為30～50nm，所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為0.1～2nm。

12、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第二蒸發(fā)源包括碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、碘化甲胺、溴化甲胺、氯化甲胺、醋酸甲脒和二甲基碘化胺中的至少一種。

13、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第二蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

14、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述骨架層的厚度為200～300nm。

15、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述有機(jī)層的厚度為200～300nm。

16、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述鈣鈦礦薄膜的厚度為400～600nm。

17、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述退火處理包括第一退火處理和第二退火處理。

18、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第一退火處理是在真空條件下進(jìn)行的。

19、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第一退火處理的溫度為100～120℃，時(shí)間為5～10min。

20、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第二退火處理是在濕度為30～40％的條件下進(jìn)行的。

21、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述第二退火處理的溫度為150～200℃，時(shí)間為10～30min。

22、在本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N鈣鈦礦薄膜。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，是采用第一方面所述的方法制備獲得的。如前所述，本申請(qǐng)采用氨基乙磺酸作為蒸發(fā)源制備鈣鈦礦薄膜，可以有效修復(fù)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的缺陷，從而顯著改善薄膜的質(zhì)量。因此，采用本申請(qǐng)所述的方法制備得的鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量不僅有所提升，還能夠提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的開路電壓和填充因子，進(jìn)一步提高電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

23、在本申請(qǐng)的第三方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池包括：基底；第一電荷傳輸層，所述第一電荷傳輸層設(shè)置在所述基底的一側(cè)；鈣鈦礦吸收層，所述鈣鈦礦吸收層包括第二方面所述的鈣鈦礦薄膜，所述鈣鈦礦吸收層設(shè)置在所述第一電荷傳輸層遠(yuǎn)離所述基底的一側(cè)；第二電荷傳輸層，所述第二電荷傳輸層設(shè)置在所述鈣鈦礦吸收層遠(yuǎn)離所述第一電荷傳輸層的一側(cè)；電極層，所述電極層設(shè)置在所述第二電荷傳輸層遠(yuǎn)離所述鈣鈦礦吸收層的一側(cè)。因此，借助通過添加氨基乙磺酸修復(fù)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部缺陷的方法，所制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池表現(xiàn)出了顯著提升的開路電壓和填充因子，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更高的光電轉(zhuǎn)換效率。

24、根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池進(jìn)一步包括：緩沖層，所述緩沖層設(shè)置在所述第二電荷傳輸層與所述電極層之間。

25、在本申請(qǐng)的第四方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N鈣鈦礦疊層電池。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述鈣鈦礦疊層電池包括：頂電池和底電池，所述頂電池為第三方面所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，所述頂電池設(shè)置在所述底電池的上表面。因此，本申請(qǐng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池所具有的優(yōu)勢(shì)，在鈣鈦礦疊層電池上也能夠體現(xiàn)，包括出色的開路電壓、填充因子以及光電轉(zhuǎn)換效率。

26、在本申請(qǐng)的第五方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N用電設(shè)備。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，所述用電設(shè)備包括第三方面所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池或第四方面所述的鈣鈦礦疊層電池。

27、本申請(qǐng)的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請(qǐng)的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種制備鈣鈦礦薄膜的方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一蒸發(fā)源包括第三蒸發(fā)源、第四蒸發(fā)源以及第五蒸發(fā)源，所述第五蒸發(fā)源包括所述氨基乙磺酸。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一蒸發(fā)處理包括對(duì)所述第一蒸發(fā)源進(jìn)行共蒸處理或順蒸處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對(duì)所述第一蒸發(fā)源進(jìn)行順蒸處理，所述順蒸處理包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三蒸發(fā)源包括碘化鉛；

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在共蒸處理過程中，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在順蒸處理過程中，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第四蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為所述第五蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率為

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為150～250nm，所述第二蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為30～50nm，所述第三蒸發(fā)源的蒸發(fā)厚度為0.1～2nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二蒸發(fā)源包括碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、碘化甲胺、溴化甲胺、氯化甲胺、醋酸甲脒和二甲基碘化胺中的至少一種；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述骨架層的厚度為200～300nm；

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述退火處理包括第一退火處理和第二退火處理。

12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述第一退火處理是在真空條件下進(jìn)行的；

13.一種鈣鈦礦薄膜，其特征在于，是采用權(quán)利要求1～12任一項(xiàng)所述的方法制備獲得的。

14.一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，包括：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，進(jìn)一步包括：緩沖層，所述緩沖層設(shè)置在所述第二電荷傳輸層與所述電極層之間。

16.一種鈣鈦礦疊層電池，包括：頂電池和底電池，所述頂電池為權(quán)利要求14或15所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，所述頂電池設(shè)置在所述底電池的上表面。

17.一種用電設(shè)備，其特征在于，包括：權(quán)利要求14或15所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池或權(quán)利要求16所述的鈣鈦礦疊層電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N鈣鈦礦薄膜的制備方法及其應(yīng)用，所述方法包括：在固態(tài)基底的下方對(duì)第一蒸發(fā)源進(jìn)行第一蒸發(fā)處理，以便在所述固態(tài)基底的下表面形成骨架層，其中，所述第一蒸發(fā)源中包括氨基乙磺酸；在形成所述骨架層的下方對(duì)第二蒸發(fā)源進(jìn)行第二蒸發(fā)處理，以便在所述骨架層的下表面形成有機(jī)層；將所述骨架層和所述有機(jī)層進(jìn)行退火處理，以便獲得所述鈣鈦礦薄膜。通過在制備鈣鈦礦薄膜的過程中，添加蒸發(fā)源氨基乙磺酸，可以有效修復(fù)鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的缺陷，從而顯著改善薄膜的質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：徐晨鑫,賀銳,王殿曦,時(shí)宇,張學(xué)玲
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9