一種在鈣鈦礦層中摻入硫化鎘的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在鈣鈦礦層中摻入硫化鎘 的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著環(huán)境污染和能源危機(jī)的不斷加劇，人類急需尋找一種新的清潔能源如太陽(yáng) 能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。而太陽(yáng)能在這些新能源當(dāng)中又是最具有 發(fā)展?jié)摿Φ男滦湍茉础Ｌ?yáng)能清潔干凈無(wú)污染，其儲(chǔ)量巨大，取之不盡，用之不竭，具有很好 的應(yīng)用前景。將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能是解決環(huán)境污染和能源危機(jī)的重要途徑之一，因此太陽(yáng) 能電池的發(fā)展就備受人們的關(guān)注，近些年來(lái)以鈣鈦礦為吸光材料的新型太陽(yáng)能電池發(fā)展迅 猛，轉(zhuǎn)化效率不斷地提升，受到了越來(lái)越多的科研工作者的關(guān)注，并且鈣鈦礦這種材料比較 容易制備，這種電池的組裝過(guò)程也比較廉價(jià)，所以具有較大的商業(yè)應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種在鈣鈦礦層中摻入硫化鎘的鈣鈦礦太 陽(yáng)能電池及其制備方法。
[0004] -種在鈣鈦礦層中摻入硫化鎘的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法，包括如下步驟：
[0005] 1)將ITO基底依次用去離子水、無(wú)水乙醇、丙酮進(jìn)行超聲清洗，然后將ITO基底用 氮?dú)獯蹈?，得到ITO基底層。
[0006] 2)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將CuInS2前驅(qū)體溶液在步驟1)得到的ITO基底層上進(jìn)行旋涂， 旋涂后進(jìn)行烘烤處理，得到ITO/CuInSjl。
[0007] 優(yōu)選的，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將CuInS2前驅(qū)體溶液在步驟1)得到的ITO基底層上旋涂 1~3次，轉(zhuǎn)速1000~3000rpm，時(shí)間10~50s，每次旋涂后在氮?dú)鈿夥障乱来卧?45~ 155°C和240~260°C下各烘烤5~10分鐘，得到ITO/CuInSjl。
[0008] 具體的，CuInS2前驅(qū)體溶液的配制方法如下：在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將每0. 08~ 0. 1 2mmo1的In (OAc)3、0. 4~0. 6mmol的硫脈、和30~50 μ L的丙酸溶解到0. 4~0. 8mL 的丁胺中，并進(jìn)行超聲分散，形成均質(zhì)溶液，再加入〇. 09~0. 13mmol的Cul，得到<：111]152前 驅(qū)體溶液。
[0009] 3)在步驟2)得到的ITO/CuInSjl上旋涂Al 203的異丙醇分散液，旋涂后進(jìn)行烘烤 處理，得到 IT0/CuInS2/Al203層。
[0010] 優(yōu)選的，步驟3)中，在步驟2)得到的ITO/CuInSjl上旋涂Al2O 3的異丙醇分散液， 轉(zhuǎn)速2200rpm~2800rpm，旋涂時(shí)間20~40s，之后在80~120°C的溫度條件下烘烤5~ 10 分鐘，得到 IT0/CuInS2/Al203層。
[0011] 具體的，所述Al2O3的異丙醇分散液為γ型納米氧化鋁的異丙醇的分散液，其中， 氧化鋁的固含量為20%~25%，納米氧化鋁粒子的粒徑為10~30納米。
[0012] 4)在步驟3)得到的IT0/CuInS2/Al20 3層上旋涂CdS: CH 3順?lè)N13的混合前驅(qū)體溶 液，旋涂后進(jìn)行烘烤處理，得到IT0/CuInS 2/Al203/CdS: CH3NH3PbI3層。
[0013] 優(yōu)選的，將步驟3)得到的IT0/CuInS2/Al20 3層在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下以1500rpm~ 2000rpm的轉(zhuǎn)速旋涂CdS: CH3NH3PbIj^g合前驅(qū)體溶液，旋涂時(shí)間為10~20s，之后在80~ 90°C的溫度條件下烘烤 0. 5 ~2 小時(shí)，得到 IT0/CuInS2/Al203/CdS:CH 3NH3PbIJl。
[0014] 更優(yōu)選的，CdS = CH3NH3PbIj^g合前驅(qū)體溶液的配制方法為：將每0. 9~I. Immol 的CH3NH3I和0· 9~I. Immol的PbI2加入到0· 9~I. Iml的DMF中攪拌12~36h，得到鈣 鈦礦的前驅(qū)體溶液，之后再加入0. 09~0.1 lmmol的CdCljP 0. 28~0. 32mmol的硫脲的 粉體，得到所述的CdS:CH3NH3PbI^混合前驅(qū)體溶液。
[0015] 5)在步驟 4)得到的 IT0/CuInS2/Al203/CdS+CH3NH 3PbIJ!上旋涂一層 PCBM 層，旋 涂后進(jìn)行烘烤處理，得到 IT0/CuInS2/Al203/CdS: CH3NH3PbI3A3CBM 樣品。
[0016] 具體的，步驟 5)中，在步驟 4)得到的 IT0/CuInS2/Al203/CdS+CH3NH 3PbIJ!上旋 涂一層PCBM層，轉(zhuǎn)速1500rpm時(shí)間20s之后以80°C烘烤5分鐘，得到IT0/CuInS 2/Al203/ CdS: CH3NH3PbI3A3CBM 層。
[0017] 6)在步驟 5)得到的 IT0/CuInS2/Al203/CdS:CH 3NH3PbI3/PCBM 樣品上，通過(guò)真空蒸 發(fā)法蒸鍍銀電極，得到結(jié)構(gòu)為IT0/CuInS2/Al20 3/CdS: CH3NH3PbI3/PCBM/Ag的太陽(yáng)能電池。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種在鈣鈦礦層中摻入硫化鎘的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在 于，包括：ITO基底層、所述ITO基底層上的&111^ 2層、所述CuInS 2層上的Al 203層、所述Al 203 層上的CdS = CH3NH3PbI3層、所述CdS:CH 3NH3PbI3層上的PCBM層以及銀電極。
[0019] 本發(fā)明通過(guò)在在鈣鈦礦的前驅(qū)體溶液中加入了 CdS粉體材料，彌補(bǔ)了以往鈣鈦 礦太陽(yáng)電池在鈣鈦礦層制作好后的退火階段鈣鈦礦在表面形成一層致密膜導(dǎo)致內(nèi)部的溶 劑不易揮發(fā)從而來(lái)影響電池的性能，并且也為在鈣鈦礦層產(chǎn)生的電子的傳輸提供了新的途 徑，本發(fā)明所提供的方法能夠在同樣的條件下盡可能的提高太陽(yáng)電池的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明所提供的太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖 2 是本發(fā)明所提供的 IT0/CuInS2/Al203/CdS:CH 3NH3PbI3/PCBM/Ag 太陽(yáng)能電池的 電流-電壓曲線。
[0022] 圖 3 為 CuInSj9 XDR 圖譜。
[0023] 圖4為混合有CdS的鈣鈦礦圖譜。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 以下結(jié)合附圖對(duì)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] 在氮?dú)馐痔紫鋬?nèi)配置CuInS2前驅(qū)體溶液，將0.1 mmol醋酸銦、0.5_〇1硫脲和 40 μ L丙酸溶于0. 6mL 丁胺中，并進(jìn)行超聲分散使其形成均質(zhì)溶液，隨后再將0.1 Immol碘化 亞銅加入到上述溶液中。
[0027] 將ITO基底（ΙΤ0導(dǎo)電玻璃）依次用去離子水、無(wú)水乙醇和丙酮進(jìn)行超聲清洗，各 15分鐘，最后用氮?dú)鈱TO基底吹干。
[0028] 在氮?dú)馐痔紫渲校瑢uInS2前驅(qū)體溶液在ITO基底上進(jìn)行旋凃，轉(zhuǎn)速3000rpm，時(shí) 間30s，旋涂一次。然后在氮?dú)鈿夥障孪仍?50°C下烘烤10分鐘，隨后再在250°C下烘烤8 分鐘。
[0029] 在制備好的IT0/CuInS2樣品上旋凃稀釋比例為10:1 (isopropinol:Al 203)的Al2O3 溶液，轉(zhuǎn)速2500rpm，時(shí)間30s，之后將樣品在150°C下烘烤10分鐘，得到IT0/CuInS2/Al 203。
[0030] 在氮?dú)鈿夥障滦緾dS:perovskite混合溶液，轉(zhuǎn)速2000rpm，時(shí)間30s，之后在氮 氣氣氛下將樣品在60°C下烘烤1小時(shí)。
[0031] 在將所得到的樣品旋涂PCBM轉(zhuǎn)速1500rpm，時(shí)間30s然后100°C退火5分鐘。
[0032] 把所得到的樣品蒸發(fā)銀電極，太陽(yáng)能電池1組裝完成。
[0033] 實(shí)施例2
[0034] 在氮?dú)馐痔紫鋬?nèi)配置CuInS2前驅(qū)體溶液，將0. 09mmol醋酸銦、0. 6mmol硫脲和 45 μ L丙酸溶于0. 7mL 丁胺中，并進(jìn)行超聲分散使其形成均質(zhì)溶液，隨后再將0. 12_〇1碘化 亞銅加入到上述溶液中。
[0035] 將ITO基底依次用去離子水、無(wú)水乙醇和丙酮進(jìn)行超聲清洗，各15分鐘，最后用氮 氣將ITO基底吹干。
[0036] 在氮?dú)馐痔紫渲?，將CuInS2前驅(qū)體溶液在ITO基底上進(jìn)行旋凃，轉(zhuǎn)速3000rpm，時(shí) 間30s，旋涂三次。每次在氮?dú)鈿夥障孪仍?50°C下烘烤10分鐘，隨后再在250°C下烘烤8 分鐘。
[0037] 在制備好的IT0/CuInS2樣品上旋凃稀釋比例為10:1 (isopropinol:Al 203)的Al2O3 溶液，轉(zhuǎn)速2500rpm，時(shí)間30s，之后將樣品在150°C下烘烤10分鐘，得到IT0/CuInS2/Al 203。
[0038] 在氮?dú)鈿夥障滦緾dS:perovskite混合溶液，轉(zhuǎn)速2000rpm，時(shí)間30s，之后在氮 氣氣氛下將樣品在60°C下烘烤1小時(shí)。
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