一種在鈣鈦礦材料太陽能電池上制備銀電極的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于太陽能電池制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種以有機(jī)-無機(jī)雜化的鈣鈦礦材料為基礎(chǔ)的太陽能電池的制備方法，該方法以旋涂銀電極的方法使銀電極有效的附著在鈣鈦礦電池的頂部，其操作簡單、成本低廉且能耗很小。
【專利說明】一種在鈣鈦礦材料太陽能電池上制備銀電極的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池制備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種以有機(jī)-無機(jī)雜化的鈣鈦礦 材料為基礎(chǔ)的太陽能電池的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 由于石化能源是一種不可再生資源，隨著石化能源的日益消耗，新能源的開發(fā)與 利用一直都是科學(xué)研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)，目前太陽能作為一種清潔能源已經(jīng)被證實(shí)可以在 一定程度上替代石化能源，而太陽能電池則是利用太陽能的一種有效方式，目前硅基的無 機(jī)太陽能電池已經(jīng)比較成熟，轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)能達(dá)到25-30%。但是硅基太陽能電池的生產(chǎn)成 本高昂，以及其剛性太大無法進(jìn)行彎曲等都限制了硅基太陽電池的大規(guī)模應(yīng)用。
[0003] 在2009年韓國成均館大學(xué)的研究小組發(fā)明了一種用有機(jī)-無機(jī)雜化的鈣鈦礦材 料制作的太陽能電池，這種電池發(fā)展到現(xiàn)在其轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到了 15%，且其材料容易制 得，成本低廉，可以用溶液過程進(jìn)行加工，這為其將來的大規(guī)模應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
[0004] 根據(jù)現(xiàn)有文獻(xiàn)的報(bào)道，目前這種鈣鈦礦電池的電極制備全部都是采用蒸鍍或磁控 濺射銀電極，這種蒸鍍電極的方法成本高，能耗大，不適合大規(guī)模的應(yīng)用。另外還有采用絲 網(wǎng)印刷方式來制備銀電極的，但是絲網(wǎng)印刷所使用的銀漿會使鈣鈦礦材料發(fā)生分解，破壞 電池結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種旋涂銀電極的方法。這種旋涂銀電極 的方法可以使銀電極有效的附著在鈣鈦礦電池的頂部，其操作簡單、成本低廉且能耗很小。
[0006] 本發(fā)明的具體操作方法如下：
[0007] -種在鈣鈦礦材料太陽能電池上制備銀電極的方法，其特征在于，包括下列步 驟：
[0008] 1)在清潔的ΙΤ0基底層上旋涂PED0T:PSS溶液，旋涂完之后將器件在120?180°C 條件下退火20?50分鐘，退火后得到IT0/PED0T:PSS層，旋涂轉(zhuǎn)速為1500?3000rp/min， 旋涂時(shí)間為15?30秒。
[0009] 其中，ΙΤ0基底的清洗方法可為：依次用去離子水、無水乙醇、丙酮進(jìn)行超聲清洗， 然后將ΙΤ0基底用氮?dú)獯蹈桑纯伞?br> [0010] 2)在步驟1)得到的IT0/PED0T:PSS層上旋涂質(zhì)量百分濃度為40%的鈣鈦礦 (CH 3NH3PbI3)溶液，然后在90?120°C條件下退火5?15分鐘，得到IT0/PED0T :PSS/ CH3NH3PbI3層，旋涂轉(zhuǎn)速為1500?4000rp/min，旋涂時(shí)間為15?30秒。
[0011] 3)在步驟2)得到的IT0/PED0T: PSS/CH3NH3PbI3層上旋涂銀粉分散液，然后將器件 在80?120°C條件下蒸發(fā)掉所述銀粉分散液的溶劑，再重復(fù)此處旋涂銀粉分散液后蒸發(fā)掉 所述銀粉分散液的溶劑的步驟2?4次，得到IT0/PED0T:PSS/CH 3NH3PbI3/Ag太陽能電池， 其中，每次旋涂的轉(zhuǎn)速為600?1000rp/min，每次旋涂的時(shí)間為5?10秒。
[0012] 優(yōu)選的，所述在鈣鈦礦材料太陽能電池上制備銀電極的方法，包括下列步驟：
[0013] 1)在清潔的ΙΤ0基底層上旋涂PED0T:PSS溶液，旋涂完之后將器件在150°C條件 下退火30分鐘，退火后得到IT0/PED0T :PSS層，旋涂轉(zhuǎn)速為2000rp/min，旋涂時(shí)間為20秒。
[0014] 其中，ΙΤ0基底的清洗方法可為：依次用去離子水、無水乙醇、丙酮進(jìn)行超聲清洗， 然后將ΙΤ0基底用氮?dú)獯蹈?，即可?br> [0015] 2)在步驟1)得到的IT0/PED0T:PSS層上旋涂質(zhì)量百分濃度為40%的鈣鈦礦 (CH 3NH3PbI3)溶液，然后在100°C條件下退火10分鐘，得到11'0^^001':?35/01 3順3?1313層，旋 涂轉(zhuǎn)速為2000rp/min，旋涂時(shí)間為30秒。
[0016] 3)在步驟2)得到的IT0/PED0T: PSS/CH3NH3PbI3層上旋涂銀粉分散液，然后將器件 在10(TC條件下蒸發(fā)掉所述銀粉分散液的溶劑，再重復(fù)此處旋涂銀粉分散液后蒸發(fā)掉所述 銀粉分散液的溶劑的步驟2?4次，得到IT0/PED0T:PSS/CH 3NH3PbI3/Ag太陽能電池，其中， 每次旋涂的轉(zhuǎn)速為800rp/min,每次旋涂的時(shí)間為9秒。
[0017] 優(yōu)選的，所述銀粉分散液的制備方法為：先加熱將固化型導(dǎo)電銀漿烤干，然后將 烤干的銀漿碾碎得到銀粉末，再用銀粉分散劑對銀粉末進(jìn)行分散，將分散后的溶液再進(jìn) 行30?60min的超聲分散，得到所述銀粉分散液，其中，所述銀粉分散液中顆粒的粒徑為 200 ?lOOOnm。
[0018] 更優(yōu)選的，所述銀粉分散劑選自鄰二氯苯、氯苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚中的任意一 種。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是旋涂銀電極前鈣鈦礦層的SEM照片。
[0020] 圖2是在鈣鈦礦層上旋涂了三次銀電極以后的SEM照片。
[0021] 圖3是在鈣鈦礦層上旋涂了四次銀電極以后的SEM照片。
[0022] 圖4是在鈣鈦礦層上旋涂了三次銀電極以后器件的電流-電壓曲線。
[0023] 圖5是在鈣鈦礦層上旋涂了四次銀電極以后器件的電流-電壓曲線。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)施例只用于解釋本發(fā)明， 并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0025] 實(shí)施例1
[0026] a.將IT0基底依次用去離子水、無水乙醇、丙酮進(jìn)行超聲清洗，然后將IT0基底用 氮?dú)獯蹈伞?br> [0027] b.在清潔的IT0基底上用轉(zhuǎn)速2000rp/min旋涂PED0T:PSS溶液20秒，旋涂完以 后將器件放在熱臺上以150°C退火30分鐘。
[0028] c.在已退火的PED0T:PSS層上以轉(zhuǎn)速2000rp/min旋涂質(zhì)量百分濃度為40%的鈣 鈦礦（CH 3NH3PbI3)溶液30秒，然后在熱臺上以100°C退火10分鐘。
[0029] d.將熱固化銀漿先烤干，然后將烤干的銀漿碾碎得到銀粉末，再用鄰二氯苯對 銀粉末進(jìn)行分散，將分散后的溶液再進(jìn)行一段時(shí)間的超聲分散，得到銀粉分散液。以轉(zhuǎn)速 800rp/min在鈣鈦礦膜上旋涂銀粉分散液9秒，然后將器件放在熱臺上在10(TC下將剩余 的鄰二氯苯蒸發(fā)掉，并再重復(fù)此處的旋涂銀粉分散液后蒸發(fā)掉鄰二氯苯的步驟兩次，得到 ITO/PEDOT: PSS/CH3NH3PbI3/Ag 太陽能電池。
[0030] 如圖2所示，在鈣鈦礦層上旋涂了三次銀電極以后的SEM照片。
[0031] 如圖4所示，為旋涂了三次銀電極以后器件的電流-電壓曲線。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] a.將ΙΤ0基底依次用去離子水、無水乙醇、丙酮進(jìn)行超聲清洗，然后將ΙΤ0基底用 氮?dú)獯蹈伞?br> [0034] b.在清潔的ΙΤ0基底上用轉(zhuǎn)速2000rp/min旋涂PED0T:PSS溶液20秒，旋涂完以 后將器件放在熱臺上以150°C退火30分鐘。
[0035] c.在已退火的PED0T:PSS層上以轉(zhuǎn)速2000rp/min旋涂質(zhì)量百分濃度為40%的鈣 鈦礦（CH 3NH3PbI3)溶液30秒，然后在熱臺上以100°C退火10分鐘。
[0036] d.將熱固化銀漿先烤干，然后將烤干的銀漿碾碎得到銀粉末，再用鄰二氯苯對 銀粉末進(jìn)行分散，將分散后的溶液再進(jìn)行一段時(shí)間的超聲分散，得到銀粉分散液。以轉(zhuǎn)速 800rp/min在鈣鈦礦膜上旋涂銀粉分散液9秒，然后將器件放在熱臺上在10(TC下將剩余 的鄰二氯苯蒸發(fā)掉，并再重復(fù)此處的旋涂銀粉分散液后蒸發(fā)掉鄰二氯苯的步驟三次，得到 ITO/PEDOT: PSS/CH3NH3PbI3/Ag 太陽能電池。
[0037] 如圖3所示，為在鈣鈦礦層上旋涂了四次銀電極以后的SEM照片。
[0038] 如圖5所示，為旋涂了四次銀電極以后器件的電流-電壓曲線。
[0039] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種在鈣鈦礦材料太陽能電池上制備銀電極的方法，其特征在于，包括下列步驟： 1) 在清潔的ITO基底層上旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂完之后將器件在120?180°C條 件下退火20?50分鐘，退火后得到ITO/PEDOT:PSS層，旋涂轉(zhuǎn)速為1500?3000rp/min，旋 涂時(shí)間為15?30秒； 2) 在步驟1)得到的11'0^^001':?33層上旋涂質(zhì)量百分濃度為40(%的鈣鈦礦溶液，然 后在90?120°C條件下退火5?15分鐘，得到ITO/PEDOT:PSS/CH 3NH3PbI3層，旋涂轉(zhuǎn)速為 1500?4000rp/min，旋涂時(shí)間為15?30秒； 3) 在步驟2)得到的ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3層上旋涂銀粉分散液，然后將器件在 80?120°C條件下蒸發(fā)掉所述銀粉分散液的溶劑，再重復(fù)此處旋涂銀粉分散液后蒸發(fā)掉所 述銀粉分散液的溶劑的步驟2?4次，得到ITO/PEDOT:PSS/CH 3NH3PbI3/Ag太陽能電池，其 中，每次旋涂的轉(zhuǎn)速為600?1000rp/min，每次旋涂的時(shí)間為5?10秒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在鈣鈦礦材料太陽能電池上制備銀電極的方法，其特征在 于，包括下列步驟： 1) 在清潔的IT0基底層上旋涂PED0T:PSS溶液，旋涂完之后將器件在150°C條件下退 火30分鐘，退火后得到IT0/PED0T:PSS層，旋涂轉(zhuǎn)速為2000rp/min，旋涂時(shí)間為20秒； 2) 在步驟1)得到的IT0/PED0T:PSS層上旋涂質(zhì)量百分濃度為40%的鈣鈦礦溶液，然 后在100°C條件下退火10分鐘，得到11'0^^001':?55/01 3順3?1313層，旋涂轉(zhuǎn)速為2000p/min， 旋涂時(shí)間為30秒； 3) 在步驟2)得到的ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3層上旋涂銀粉分散液，然后將器件在 l〇〇°C條件下蒸發(fā)掉所述銀粉分散液的溶劑，再重復(fù)此處旋涂銀粉分散液后蒸發(fā)掉所述銀 粉分散液的溶劑的步驟2?4次，得到ITO/PEDOT:PSS/CH 3NH3PbI3/Ag太陽能電池，其中，每 次旋涂的轉(zhuǎn)速為800rp/min，每次旋涂的時(shí)間為9秒。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的在鈣鈦礦材料太陽能電池上制備銀電極的方法，其特征 在于，所述銀粉分散液的制備方法為：先加熱將固化型導(dǎo)電銀漿烤干，然后將烤干的銀漿碾 碎得到銀粉末，再用銀粉分散劑對銀粉末進(jìn)行分散，將分散后的溶液再進(jìn)行30?60min的 超聲分散，得到所述銀粉分散液，其中，所述銀粉分散液中顆粒的粒徑為200?lOOOnm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的在鈣鈦礦材料太陽能電池上制備銀電極的方法，其特征在 于，所述銀粉分散劑選自鄰二氯苯、氯苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚中的任意一種。
【文檔編號】H01L51/44GK104112821SQ201410325031
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月9日
【發(fā)明者】劉振樊, 陳沖, 李洪偉, 何舟, 王敏 申請人:武漢鑫神光電科技有限公司