一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法與流程

本發明屬于鈣鈦礦太陽能電池，具體涉及一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法。

背景技術：

1、鈣鈦礦太陽能電池是一種具有顛覆意義的新型光伏技術，被美國《科學》雜志評選為2013年全球十大科技突破之一，具有高效率、低成本、可低溫溶液法制備等特點和優勢。經過短短十多年的發展，鈣鈦礦太陽能電池已經成為下一代光伏技術中最熱門的分支，吸引了國內外學術界和產業界的極大關注和研發投入。

2、鈣鈦礦吸收層ch3nh3pbi3是鈣鈦礦太陽能電池的最核心吸收層，目前，間隙碘、鉛析出(即析出的碘和鉛元素，存在于晶體結構的間隙位置)是鈣鈦礦太陽能電池中最關鍵的缺陷類型，大大限制了鈣鈦礦太陽能電池的效率和穩定性。間隙碘、鉛析出可能在溶液、薄膜和器件加工過程中產生，而且間隙碘、鉛析出會進一步加速鈣鈦礦晶體的分解。

3、鑒于此，急需設計出一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法。

技術實現思路

1、本發明是基于發明人對以下事實和問題的發現和認識做出的：由于金屬氧化物電荷傳輸層和鈣鈦礦吸收層是相互接觸的，發明人發現在金屬氧化物電荷傳輸層制備過程中對金屬氧化物電荷傳輸層進行優化，得到的金屬氧化物電荷傳輸層可以提高在先或在后制備的鈣鈦礦吸收層的穩定性。

2、本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的實施例提出一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法。

3、本發明實施例第一方面提供了一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法，所述方法滿足以下條件中的至少一項：

4、氣相沉積金屬氧化物電荷傳輸層過程中，對爐體氣氛中的氧分壓進行控制，所述爐體氣氛中氧氣的體積分數為6％以下；

5、氣相沉積得到金屬氧化物電荷傳輸層后，再對所述金屬氧化物電荷傳輸層進行退火處理，所述退火處理的保溫溫度為200～300℃，和/或，所述退火處理的保溫時間為5～600min。

6、本發明實施例第一方面的方法帶來的優點和技術效果為：

7、當采用氣相沉積法制備鈣鈦礦電池的金屬氧化物電荷傳輸層的情況下，通過在氣相沉積金屬氧化物電荷傳輸層的過程中調控氧分壓，在金屬氧化物電荷傳輸層退火處理中調控保溫溫度和保溫時間，可以提升金屬氧化物電荷傳輸層中金屬離子的電負性，從而可以在一定程度上氧化鈣鈦礦傳輸層中的金屬pb，同時還原鈣鈦礦傳輸層中的碘，實現鈣鈦礦電池中鈣鈦礦吸收層的穩定化以及降低鈣鈦礦界面的載流子散射等。

8、在一些實施例中，氣相沉積金屬氧化物電荷傳輸層過程中，對爐體氣氛中的氧分壓進行控制，爐體氣氛中氧氣的體積分數為4％以下。

9、在一些實施例中，所述退火處理的保溫溫度為270～300℃。

10、在一些實施例中，所述退火處理的保溫時間為30～60min。

11、本發明實施例第二方面提供了一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法，包括以下步驟：在基體上涂布金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液，干燥后得到金屬氧化物電荷傳輸層，其中，所述金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中含有抗壞血酸。

12、本發明實施例第二方面的方法帶來的優點和技術效果為：

13、當采用涂布法制備鈣鈦礦電池的金屬氧化物電荷傳輸層的情況下，通過在金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中添加抗壞血酸，進而涂布得到金屬氧化物電荷傳輸層，在此過程中抗壞血酸的存在可以提升金屬氧化物電荷傳輸層中金屬離子的電負性，從而可以在一定程度上氧化鈣鈦礦傳輸層中的金屬pb，同時還原鈣鈦礦傳輸層中的碘，實現鈣鈦礦電池中鈣鈦礦吸收層的穩定化以及降低鈣鈦礦界面的載流子散射等。

14、在一些實施例中，所述金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中，所述抗壞血酸的質量濃度為0.1～15％。

15、在一些實施例中，所述金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中，所述抗壞血酸的質量濃度為5～15％。

16、在一些實施例中，所述金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中，所述抗壞血酸的質量濃度為10～15％。

技術特征：

1.一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法，其特征在于，滿足以下條件中的至少一項：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，氣相沉積金屬氧化物電荷傳輸層過程中，對爐體氣氛中的氧分壓進行控制，所述爐體氣氛中氧氣的體積分數為4％以下。

3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述退火處理的保溫溫度為270～300℃。

4.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述退火處理的保溫時間為30～60min。

5.一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法，其特征在于，包括以下步驟：在基體上涂布金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液，干燥后得到金屬氧化物電荷傳輸層，其中，所述金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中含有抗壞血酸。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中，所述抗壞血酸的質量濃度為0.1～15％。

7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中，所述抗壞血酸的質量濃度為5～15％。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中，所述抗壞血酸的質量濃度為10～15％。

技術總結
本發明提供了一種提高鈣鈦礦吸收層穩定性的方法，屬于鈣鈦礦太陽能電池技術領域。所述方法通過在氣相沉積金屬氧化物電荷傳輸層的過程中調控氧分壓，在金屬氧化物電荷傳輸層退火處理中調控保溫溫度和保溫時間，或者在金屬氧化物電荷傳輸層前驅體溶液中添加抗壞血酸，進而涂布得到金屬氧化物電荷傳輸層，可以提升金屬氧化物電荷傳輸層中金屬離子的電負性，從而可以在一定程度上氧化鈣鈦礦傳輸層中的金屬Pb，同時還原鈣鈦礦傳輸層中的碘，實現鈣鈦礦電池中鈣鈦礦吸收層的穩定化以及降低鈣鈦礦界面的載流子散射等。

技術研發人員：肖平,趙政晶,趙志國,趙東明,秦校軍,張赟,蔡子賀,劉祥,張佳
受保護的技術使用者：華能青海發電有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/13