銀摻雜有機金屬鈣鈦礦材料、太陽能電池及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請屬于光電器件領(lǐng)域，特別是涉及一種銀摻雜有機金屬鈣鈦礦材料、太陽能 電池及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機金屬鈣鈦礦型太陽能電池是最近幾年出現(xiàn)的極具前景的新型太陽能 電池。2009年，Miyasaka等人用介孔二氧化鈦（Ti02)作為光陽極，以有機金屬鈣鈦 礦（CH3NH3PbX3,X=I，Br)作為光吸收層，制備了太陽能電池，效率達到3.81%，但是 當(dāng)時使用的是是液態(tài)電解質(zhì)，有機金屬鈣鈦礦在液態(tài)電解質(zhì)中存活的時間很短。2012 年，M.Giize丨等人2, 2'，7, 7' -四[N，N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9, 9' -螺二芴 (Spiro-OMeTAD)替代原來的液態(tài)電解質(zhì)，制備的有機金屬鈣鈦礦型太陽能電池的效率達到 9.7%。最近，這類太陽能電池的效率突破了 19%，很有商業(yè)化生產(chǎn)的前景。
[0003] 到現(xiàn)在為止，研究中涉及到的有機金屬鈣鈦礦材料多可用通式ABX3表示，其中A 代表有機基團，如甲胺基、乙胺基、甲脒基，B代表Pb或Sn，X代表Cl，Br，I及其組合。要進 一步提高鈣鈦礦型太陽能電池的效率，必然要對有機金屬鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)、光學(xué)以及電學(xué)特 性進一步優(yōu)化調(diào)整。有機金屬鈣鈦礦材料對光有較強的吸收，但其在藍綠光區(qū)的吸收比在 紅光以及近紅外區(qū)要強得多。如果能調(diào)節(jié)吸收光譜，使得近紅外吸收區(qū)有所加強，從而使得 對應(yīng)的光伏器件有更高的光電流。雖有報道表明有機金屬I丐鈦礦材料中載流子有較長的擴 散長度（相對于P3HT，PCBM等有機材料），但典型的優(yōu)化厚度在300nm左右，這暗示著有必 要近一步提高載流子的遷移能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種銀摻雜有機金屬鈣鈦礦材料、太陽能電池及其制作方 法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] 本申請實施例公開一種通式表不為ABixAgxX3的銀摻雜有機金屬|(zhì)丐鈦礦材料，其 中，A為有機基團，B為Pb或Sn，X為Cl、Br、I、F或其組合，0 <X彡0. 15。
[0007] 上述表不為ABixAgxX3的銀摻雜有機金屬|(zhì)丐鈦礦材料為純相有機金屬|(zhì)丐鈦礦。
[0008] 優(yōu)選的，在上述的銀摻雜有機金屬鈣鈦礦材料中，X= 0. 05。
[0009] 優(yōu)選的，在上述的銀摻雜有機金屬鈣鈦礦材料中，所述有機基團為甲胺基、乙胺 基、或甲脈基。
[0010] 相應(yīng)地，本申請實施例還公開了一種銀摻雜有機金屬鈣鈦礦材料的制備方法，包 括步驟：
[0011](1)、分別稱取一定量的第一原料、第二原料和銀源材料，其中，第一原料選自甲胺 鹵、乙胺鹵、或甲脒鹵中的一種或多種的混合物，第二原料選自鹵化鉛、鹵化錫中的一種或 多種的混合物，將稱取的原料加入一定體積的溶劑，充分混合后得到前驅(qū)體溶液；
[0012] (2)、對前驅(qū)體溶液進行干燥和燒結(jié)，獲得鈣鈦礦材料。
[0013] 在上述的銀摻雜有機金屬鈣鈦礦材料的制備方法中，銀源材料優(yōu)選為AgCl、AgBr、 Agl、AgF或AgN03 等鹽。
[0014] 本申請實施例還公開了一種太陽能電池，包括吸收層，所述吸收層采用所述的銀 摻雜有機金屬媽鈦礦材料。
[0015] 相應(yīng)地，本申請實施例還公開了一種太陽能電池的制作方法，包括：
[0016](1)、制備銀摻雜有機金屬鈣鈦礦前軀體溶液；
[0017](2)、在基底上依次制作第一電極層和第一導(dǎo)電層；
[0018] (3)、將前軀體溶液旋涂于第一導(dǎo)電層上，熱處理后形成銀摻雜有機金屬鈣鈦礦薄 膜；
[0019] (4)、在得到的銀摻雜有機金屬鈣鈦礦薄膜上依次形成第二導(dǎo)電層和第二電極層。
[0020] 優(yōu)選的，在上述的太陽能電池的制作方法中，所述步驟（1)中，根據(jù)設(shè)定的銀摻雜 濃度，分別稱取一定量的第一原料、第二原料和銀源材料，其中，第一原料選自甲胺鹵、乙胺 鹵、或甲脒鹵中的一種或多種的混合物，第二原料選自鹵化鉛、鹵化錫中的一種或多種的混 合物，將稱取的原料加入一定體積的溶劑，充分混合后得到前驅(qū)體溶液。
[0021] 優(yōu)選的，在上述的太陽能電池的制作方法中，所述步驟（2)中，基底選取剛性或柔 性基底；剛性基底包括玻璃等，柔性基底包括聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)，聚萘二甲酸乙 二醇酯（PEN)，聚酰亞胺，但不局限于以上幾種基底。
[0022] 優(yōu)選的，在上述的太陽能電池的制作方法中，所述第一電極層的材質(zhì)為ΙΤ0或者 FT0,加工方法也可以是濺射、氣相沉積法（CVD)、熱蒸發(fā)法、溶膠凝膠法等；所述第一導(dǎo)電 層的材質(zhì)為聚（3,4_乙撐二氧噻吩）、聚苯乙烯磺酸鈉鹽（PED0T:PSS)、氧化鋅（ZnO)、氧化 鈦（Ti02)或氧化鎳（NiO)。
[0023] 優(yōu)選的，在上述的太陽能電池的制作方法中，所述步驟（3)中，前軀體溶液旋涂于 第一導(dǎo)電層后，在80°C到90°C之間退火2-3小時。
[0024] 優(yōu)選的，在上述的太陽能電池的制作方法中，所述第二導(dǎo)電層的材質(zhì)為（6,6)苯 基C61-丁酸甲酯（PC61BM)、（6,6)苯基C71-丁酸甲酯（PC71BM)、（6,6)苯基C61-丁酸三 辛氧基苯甲酯（PCBB-C8)或2, 2'，7, 7' -四[N，N-二（4-甲氧基苯基）氨基]-9, 9' -螺二 芴（Spiro-OMeTAD)，第二導(dǎo)電層采用氣相沉積、刮涂、卷對卷等涂膜方法；所述第二電極層 的材質(zhì)為鎂/銀、鈣/鋁，銀、鋁、氟化鋰/鋁或金電極。其中，鎂/銀、鈣/鋁、氟化鋰/鋁 是指兩種材質(zhì)的雙層膜結(jié)構(gòu)。
[0025] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0026]1、Ag摻雜使得光吸收在近紅外段增強。
[0027] 2、5%Ag摻雜下結(jié)晶度顯著提高。
[0028] 3、應(yīng)用到太陽能電池器件中（ITO/PEDOT:PSS/Perovskite/PCBM/Al)，摻雜情形 下的光電轉(zhuǎn)換效率達13. 3%，相對于未摻雜情形下的轉(zhuǎn)換效率（10. 3% )有30%的提升。
【附圖說明】
[0029] 為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下， 還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030] 圖1所示為不同Ag摻雜下的IT0/PED0T:PSS/Perovskite膜的X射線衍射圖；
[0031] 圖2所示為不同Ag摻雜下的IT0/PED0T:PSS/Perovskite膜的光學(xué)吸收譜；
[0032] 圖3所示為Ag摻雜（5% )與未摻雜鈣鈦礦型太陽能電池的I-V曲線圖，電池結(jié)構(gòu) 為IT0/PED0T:PSS/Perovskite/PC61BM/Ti02/Al。
【具體實施方式】
[0033] 電子結(jié)構(gòu)計算表明，有機金屬鈣鈦礦材料的價帶和導(dǎo)帶主要有Pb(Sn)的s、p軌道 態(tài)和鹵素的s軌道態(tài)構(gòu)成。本發(fā)明用Ag取代部分Pb(Sn)來調(diào)控有機金屬鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)、 光學(xué)以及電學(xué)特性，從而實現(xiàn)提高光伏性能的目的。我們將會看到，Ag摻雜將會顯著提高 材料在紅光區(qū)的吸收性能，并且提高結(jié)晶度。將Ag摻雜有機金屬鈣鈦礦材料應(yīng)用到光伏器 件中去，采用同樣的器件結(jié)構(gòu)，其效率有30%的提升。
[0034] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行詳細的描 述，顯然，所描述的