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提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率和穩(wěn)定性的方法

768   編輯:中冶有色網(wǎng)   來(lái)源:陜西師范大學(xué)  
2023-11-06 14:10:49
1.本發(fā)明屬于新能源材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種通過(guò)優(yōu)化鈣鈦礦前驅(qū)體溶液,并改變傳統(tǒng)的退火方式制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的方法。 背景技術(shù): 2.近年來(lái),有機(jī)無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展迅速,電池效率已經(jīng)從2009年的3.8%一路飆升到了2020年的25.2%,其光伏性能可以與硅基太陽(yáng)能電池相媲美。但是有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中存在的電流電壓遲滯效應(yīng)和其固有的相不穩(wěn)定性是阻礙其產(chǎn)業(yè)化的兩大關(guān)鍵問(wèn)題。 3.電流電壓遲滯效應(yīng)與電子和空穴的傳輸、離子遷移、載流子陷阱捕獲等有關(guān),而這些因素與鈣鈦礦薄膜的表面形態(tài)和結(jié)晶質(zhì)量密切相關(guān),因此,需要發(fā)展一種有效的鈣鈦礦薄膜的改良方法來(lái)提高有機(jī)無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率和穩(wěn)定性。 4.在鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中加入微量的添加劑可以控制鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶過(guò)程,使鈣鈦礦薄膜的晶粒增大,晶界減小,進(jìn)而提高器件的效率,這一觀點(diǎn)被普遍論證。根據(jù)以往的研究,在混合鹵化物鈣鈦礦中加入少量的烷基鹵化物添加劑,可以增強(qiáng)鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶性,使器件的效率和穩(wěn)定性有了大幅地提升;在鈣鈦礦表面或晶界處引入電負(fù)性強(qiáng)的陰離子,可以通過(guò)靜電作用與有機(jī)陽(yáng)離子結(jié)合形成穩(wěn)定的鈣鈦礦相。雖然上述添加劑可以獲得質(zhì)量較高的鈣鈦礦薄膜,然而遺憾的是,通過(guò)添加微量的光致異構(gòu)化有機(jī)大分子利用紫外光發(fā)生光致異構(gòu)化反應(yīng)來(lái)穩(wěn)定鈣鈦礦薄膜α相,抑制δ相的形成,并通過(guò)改善鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶質(zhì)量,獲得晶粒尺寸較大,缺陷態(tài)密度較少的鈣鈦礦薄膜仍然存在著巨大的挑戰(zhàn)。 技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素: 5.本發(fā)明的目的是提供一種通過(guò)添加光致異構(gòu)化有機(jī)大分子偶氮苯來(lái)獲得晶粒尺寸較大、缺陷態(tài)密度較小的高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜,從而提高鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率和穩(wěn)定性的方法。 6.針對(duì)上述目的,本發(fā)明所采用的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法包括:清洗fto玻璃、化學(xué)浴沉積tio2、一步旋涂法制備鈣鈦礦薄膜、在鈣鈦礦薄膜上制備空穴傳輸層、在空穴傳輸層上熱蒸發(fā)金電極,提高所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率和穩(wěn)定性的方法是:在一步旋涂法制備鈣鈦礦薄膜過(guò)程中,向鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中添加偶氮苯,且在退火的同時(shí)用波長(zhǎng)為200~400nm的紫外光照射。 7.上述的鈣鈦礦為甲咪基鈣鈦礦、甲胺基鈣鈦礦、甲咪甲胺基鈣鈦礦、甲咪銫鈣鈦礦中任意一種。 8.上述偶氮苯的添加量為鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中鉛元素摩爾量的1%~4%,優(yōu)選偶氮苯的添加量為鈣鈦礦前驅(qū)體溶液中鉛元素摩爾量的2
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