本發(fā)明涉及太陽能制備，尤其涉及一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，三維鈣鈦礦材料以其卓越的發(fā)光特性、多樣的組分，以及低成本、適合溶液加工和可大面積成膜等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。這些優(yōu)點(diǎn)使其在光電領(lǐng)域展現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的三維鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)取得了令人矚目的光電轉(zhuǎn)換效率，達(dá)到了25.7％。

2、然而，長期穩(wěn)定性成為當(dāng)前三維鈣鈦礦太陽能電池面臨的主要挑戰(zhàn)。這是因?yàn)槿S鈣鈦礦材料易于發(fā)生離子遷移，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。并且，它對周圍環(huán)境中的紫外光線、氧氣、濕度、高溫和電場的耐受性都相對較差，導(dǎo)致三維鈣鈦礦太陽能電池壽命急劇縮短，成為限制其實(shí)際應(yīng)用的瓶頸。所以，在確保鈣鈦礦太陽能電池光伏性能的同時(shí)，提高太陽能電池的長期穩(wěn)定性已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)。

3、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，以解決現(xiàn)有三維鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性不足的問題。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：

3、本發(fā)明的第一方面，提供一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括以下步驟：

4、提供導(dǎo)電基底；

5、在所述導(dǎo)電基底上制備電子傳輸層；

6、在所述電子傳輸層表面制備三維鈣鈦礦層；

7、在所述三維鈣鈦礦層表面涂覆1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液，進(jìn)行第一退火處理，得到含有咪唑環(huán)的一維鈍化層；

8、在所述含有咪唑環(huán)的一維鈍化層表面制備空穴傳輸層；

9、在所述空穴傳輸層表面制備電極。

10、優(yōu)選的，在所述三維鈣鈦礦層表面涂覆1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液，進(jìn)行第一退火處理，得到含有咪唑環(huán)的一維鈍化層，具體包括：

11、將1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶于有機(jī)溶劑中，得到1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液；

12、將所述1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液旋涂于所述三維鈣鈦礦層表面，在90～150℃的溫度下進(jìn)行第一退火處理，1-10min后，得到所述含有咪唑環(huán)的一維鈍化層。

13、優(yōu)選的，所述1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液中，1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯的濃度為0.1～2mg/ml。

14、優(yōu)選的，將所述1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液旋涂于所述三維鈣鈦礦層表面的步驟中，旋涂的轉(zhuǎn)速為1000～5000r/s，旋涂的時(shí)間為20～60s。

15、優(yōu)選的，在所述電子傳輸層表面制備三維鈣鈦礦層的步驟，具體包括：

16、提供碘化鉛溶液和有機(jī)陽離子溶液；

17、將所述碘化鉛溶液旋涂于所述電子傳輸層表面，進(jìn)行第二退火處理，得到碘化鉛層；

18、將所述有機(jī)陽離子溶液旋涂于所述碘化鉛層表面，進(jìn)行第三退火處理，得到所述三維鈣鈦礦層。

19、優(yōu)選的，將所述碘化鉛溶液旋涂于所述電子傳輸層表面的步驟中，旋涂的轉(zhuǎn)速為500～3000r/s，旋涂的時(shí)間為20～60s；

20、和/或；所述第二退火處理的溫度為50～100℃，時(shí)間為20～100s。

21、優(yōu)選的，將所述有機(jī)陽離子溶液旋涂于所述碘化鉛層表面的步驟中，旋涂的轉(zhuǎn)速為500～3000r/s，旋涂的時(shí)間為20～60s；

22、和/或；所述第三退火處理的溫度為80～150℃，濕度為10～40％，時(shí)間為40～80min。

23、優(yōu)選的，所述有機(jī)陽離子溶液中，溶質(zhì)選自甲脒、甲胺氫碘酸鹽、甲胺氫氯酸鹽、甲胺氫溴酸鹽中的一種或多種。

24、本發(fā)明的第二方面，提供一種采用如上述制備方法制備得到的鈣鈦礦太陽能電池。

25、有益效果：

26、本發(fā)明通過在三維鈣鈦礦層表面引入1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯，促使其形成含咪唑環(huán)的一維鈣鈦礦，含咪唑環(huán)的一維鈣鈦礦能有效的鈍化缺陷，同時(shí)調(diào)控了能級排列，促進(jìn)了電荷的傳輸和抽取。并且，含咪唑環(huán)的一維鈣鈦礦的疏水性有助于本發(fā)明混合維度鈣鈦礦穩(wěn)定性的提升。咪唑環(huán)與鈣鈦礦的強(qiáng)化學(xué)作用能有效抑制三維鈣鈦礦層中離子的遷移，減慢了鈣鈦礦的降解。本發(fā)明引入的1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯，不僅能夠提高器件的光伏性能，同時(shí)還具備出色的長期穩(wěn)定性，有助于推動(dòng)鈣鈦礦光伏器件向大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用的方向邁進(jìn)。

技術(shù)特征：

1.一種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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述三維鈣鈦礦層表面涂覆1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液，進(jìn)行第一退火處理，得到含有咪唑環(huán)的一維鈍化層的步驟，具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液中，1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯的濃度為0.1～2mg/ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，將所述1,3-二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液旋涂于所述三維鈣鈦礦層表面的步驟中，旋涂的轉(zhuǎn)速為1000～5000r/s，旋涂的時(shí)間為20～60s。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，在所述電子傳輸層表面制備三維鈣鈦礦層的步驟，具體包括：

6.根據(jù)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，將所述碘化鉛溶液旋涂于所述電子傳輸層表面的步驟中，旋涂的轉(zhuǎn)速為500～3000r/s，旋涂的時(shí)間為20～60s；

7.根據(jù)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，將所述有機(jī)陽離子溶液旋涂于所述碘化鉛層表面的步驟中，旋涂的轉(zhuǎn)速為500～3000r/s，旋涂的時(shí)間為20～60s；

8.根據(jù)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，所述有機(jī)陽離子溶液中，溶質(zhì)選自甲脒、甲胺氫碘酸鹽、甲胺氫氯酸鹽、甲胺氫溴酸鹽中的一種或多種。

9.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，采用1-8任一項(xiàng)所述的方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，制備方法包括以下步驟：提供導(dǎo)電基底；在所述導(dǎo)電基底上制備電子傳輸層；在所述電子傳輸層表面制備三維鈣鈦礦層；在所述三維鈣鈦礦層表面涂覆1,3?二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯溶液，進(jìn)行第一退火處理，得到含有咪唑環(huán)的一維鈍化層；在所述含有咪唑環(huán)的一維鈍化層表面制備空穴傳輸層；在所述空穴傳輸層表面制備電極。本發(fā)明通過在三維鈣鈦礦層表面引入1,3?二甲基咪唑鎓二甲基磷酸酯，促使形成含咪唑環(huán)的一維鈣鈦礦，這種方法的創(chuàng)立不僅能夠提高鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能，同時(shí)還具備出色的長期穩(wěn)定性，有助于推動(dòng)鈣鈦礦太陽能電池向大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用的方向邁進(jìn)。

技術(shù)研發(fā)人員：胡漢林,王非,張鈺,朱經(jīng)楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳職業(yè)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9