本申請涉及光(guang)電器(qi)件(jian)，尤其涉及一種(zhong)鈣鈦礦前(qian)驅體溶液及其制(zhi)備方法、鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術：

1、有機(ji)-無機(ji)鹵化物鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)太(tai)陽(yang)能電(dian)池(pscs)是一(yi)種新(xin)型(xing)的(de)(de)(de)太(tai)陽(yang)能電(dian)池，器件結構和(he)(he)(he)高(gao)質量鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)薄膜(mo)(mo)制備(bei)(bei)(bei)技術的(de)(de)(de)進步(bu)，使其光電(dian)轉(zhuan)化效率從3.8％躍升至(zhi)26.1％。鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)膜(mo)(mo)作為鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)太(tai)陽(yang)能電(dian)池的(de)(de)(de)重要組(zu)成部分，直接(jie)影響電(dian)池的(de)(de)(de)性能和(he)(he)(he)效率，常見(jian)的(de)(de)(de)制備(bei)(bei)(bei)方法(fa)(fa)(fa)包括溶(rong)液(ye)(ye)法(fa)(fa)(fa)、蒸(zheng)發法(fa)(fa)(fa)和(he)(he)(he)物理氣相沉積等。基于溶(rong)液(ye)(ye)體(ti)系的(de)(de)(de)旋涂法(fa)(fa)(fa)仍(reng)然是當下制備(bei)(bei)(bei)高(gao)性能鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦(kuang)膜(mo)(mo)及(ji)pscs器件的(de)(de)(de)主要方法(fa)(fa)(fa)。

2、將鈣鈦(tai)礦溶(rong)液從液相(xiang)轉化(hua)為固(gu)相(xiang)必然經歷(li)一個結(jie)晶的過程，通常采用(yong)在(zai)旋涂(tu)過程中(zhong)通過滴加反(fan)溶(rong)劑(ji)來去除(chu)前驅液中(zhong)的溶(rong)劑(ji)，誘(you)導成核結(jie)晶，從而獲得均勻致密的鈣鈦(tai)礦薄膜。但反(fan)溶(rong)劑(ji)需要(yao)精(jing)確的操作和控制，加工窗口窄，同時，很(hen)多反(fan)溶(rong)劑(ji)都具有較高(gao)的毒性，需要(yao)在(zai)手(shou)套箱中(zhong)操作，不利(li)于大規模應用(yong)。

3、無反溶劑實現結(jie)晶制備鈣鈦礦膜是解決上(shang)述問題(ti)的(de)一(yi)個途徑(jing)，但使用無反溶劑時，往往需要多(duo)步(bu)操作，薄膜質量不穩(wen)定(ding)，工藝控制難度(du)大，沉積速度(du)慢。

4、需要說明的是，上述內容并(bing)不必然是現有技(ji)術，也不用(yong)于限制本申請的專利保護范圍。

技術實現思路

1、本申請實施(shi)例提供一種鈣(gai)鈦礦前驅體溶(rong)液及其制備方(fang)法、鈣(gai)鈦礦太陽能電池，以解(jie)(jie)決或緩解(jie)(jie)上面提出的(de)一項或更(geng)多項技術問題。

2、作為本申(shen)請實施(shi)例的一個方面，本申(shen)請實施(shi)例提(ti)供(gong)一種鈣鈦(tai)礦前驅體(ti)溶(rong)液，包括：鈣鈦(tai)礦前驅體(ti)、結晶促進劑和溶(rong)劑；

3、所述溶(rong)(rong)劑包(bao)括溶(rong)(rong)劑a、溶(rong)(rong)劑b、溶(rong)(rong)劑c中的(de)至少兩(liang)組(zu)；

4、所(suo)述溶劑(ji)a的沸點(dian)t1滿(man)足：50℃≤t1≤155℃，配(pei)位(wei)能(neng)力(li)滿(man)足0.1kcal/mol≤x1≤20kcal/mol；

5、所述溶劑b的沸點t2滿足：150℃≤t2≤240℃，配位能力滿足17kcal/mol≤x2＜27kcal/mol；

6、所(suo)述溶劑c的沸點t3滿(man)足(zu)：189℃≤t3≤290℃，配位能力滿(man)足(zu)27kcal/mol≤x3≤35kcal/mol；

7、且同時滿足：

8、溶劑b的沸點(dian)t2和配位能(neng)(neng)力(li)x2不能(neng)(neng)同時為150℃≤t2≤155℃，17kcal/mol≤x2≤20kcal/mol。

9、優選地，所述(shu)溶劑a包括甲苯、氯(lv)苯、乙腈、丙酮(tong)、二氧(yang)六(liu)環中(zhong)的至少一種；

10、所(suo)述溶劑b包括(kuo)n,n-二甲基乙(yi)酰胺(an)、γ-戊內(nei)酯(zhi)、δ-戊內(nei)酯(zhi)、n-甲酰嗎啉、γ-丁內(nei)酯(zhi)、n,n-二甲基甲酰胺(an)、n,n-二甲基丙(bing)烯基脲中的至少一(yi)種(zhong)；

11、所述溶劑c包括n-甲基(ji)吡(bi)咯烷酮(tong)、2-吡(bi)咯烷酮(tong)、n-甲基(ji)-3-吡(bi)咯烷酮(tong)、四甲基(ji)亞砜、環丁砜中的至(zhi)少一種(zhong)。

12、優選地(di)，所(suo)(suo)述(shu)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)包(bao)(bao)括溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)a和(he)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)b，且溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)a和(he)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)b的體(ti)積(ji)比(bi)為0.1～5：1～10；或所(suo)(suo)述(shu)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)包(bao)(bao)括溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)a和(he)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)c，且溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)a和(he)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)c的體(ti)積(ji)比(bi)為1～10：0.1～1；或所(suo)(suo)述(shu)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)包(bao)(bao)括溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)b和(he)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)c，且溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)b和(he)溶(rong)(rong)劑(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)c的體(ti)積(ji)比(bi)為0.1～5：1～10。

13、優選地，所述溶(rong)劑(ji)(ji)包括溶(rong)劑(ji)(ji)a、溶(rong)劑(ji)(ji)b、溶(rong)劑(ji)(ji)c，且溶(rong)劑(ji)(ji)a、溶(rong)劑(ji)(ji)b、溶(rong)劑(ji)(ji)c的體積比為0.1～5：1～10：1～10。

14、優選(xuan)地，所(suo)述鈣鈦礦前驅(qu)體(ti)前驅(qu)體(ti)包括csx1fax2max3pb(iy1bry2cly3)3材料，

15、其中(zhong)，0≤x1≤0.3，0.5≤x2≤1，0≤x3≤0.5，0.5≤y1≤1，0≤y2≤0.5，0≤y3≤0.5；且x1+x2+x3＝1,y1+y2+y3＝1；fa為甲(jia)酰胺離子(zi)，ma為甲(jia)胺離子(zi)。

16、優(you)(you)選地(di)，所述鈣(gai)鈦(tai)礦前驅(qu)體(ti)(ti)溶液中，所述鈣(gai)鈦(tai)礦前驅(qu)體(ti)(ti)的(de)濃度(du)為0.5mol/l～2mol/l，優(you)(you)選地(di)，所述濃度(du)為0.8mol/l～1.5mol/l；所述鈣(gai)鈦(tai)礦前驅(qu)體(ti)(ti)與(yu)結晶(jing)促進劑的(de)摩爾比為1～10：0.1～5。

17、優選地，所述結晶促(cu)進劑(ji)包(bao)括氯化(hua)甲基銨(an)。

18、作為(wei)本(ben)申請實施例(li)的(de)(de)另一個方面，還提供一種鈣鈦(tai)礦(kuang)前驅體溶液的(de)(de)制備方法，具體為(wei)：將鈣鈦(tai)礦(kuang)前驅體、結晶促進(jin)劑(ji)、溶劑(ji)混合，得(de)到(dao)鈣鈦(tai)礦(kuang)前驅體溶液。

19、作為(wei)本申請實施例(li)(li)的(de)另一個方面，本申請實施例(li)(li)同(tong)時提供一種(zhong)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)太陽能電(dian)池(chi)，所述(shu)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)太陽能電(dian)池(chi)包括(kuo)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)層，所述(shu)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)層采用上述(shu)鈣(gai)鈦(tai)礦(kuang)前驅體溶(rong)液制備得(de)到(dao)。

20、優選地，所述鈣鈦(tai)礦前(qian)(qian)驅體(ti)(ti)溶液(ye)制備鈣鈦(tai)礦層的(de)方(fang)法為：在基底(di)上采用所述鈣鈦(tai)礦前(qian)(qian)驅體(ti)(ti)溶液(ye)形(xing)成鈣鈦(tai)礦前(qian)(qian)驅體(ti)(ti)薄膜，然(ran)后(hou)進行(xing)退(tui)火處(chu)理(li)，得到所述的(de)鈣鈦(tai)礦層。

21、本申請實施例采用(yong)上述(shu)技術方案(an)可以包括(kuo)如下優勢：

22、鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)前驅體溶(rong)(rong)液(ye)中溶(rong)(rong)劑(ji)包(bao)括了(le)(le)具有不同(tong)(tong)(tong)沸點(dian)和鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)前驅體配(pei)合(he)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong)(tong)(tong)組溶(rong)(rong)劑(ji)，利用(yong)高低沸點(dian)梯度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)劑(ji)不同(tong)(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)揮(hui)發時(shi)間，協同(tong)(tong)(tong)考慮(lv)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)前驅體與(yu)溶(rong)(rong)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)配(pei)位(wei)能力，實(shi)現(xian)了(le)(le)溶(rong)(rong)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)梯度(du)揮(hui)發，達到短時(shi)間內局域鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)過飽(bao)和狀態，從而實(shi)現(xian)在無反溶(rong)(rong)劑(ji)參(can)與(yu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況下，增加鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)(kuang)晶核的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成核數量；同(tong)(tong)(tong)時(shi)，通過配(pei)位(wei)能力較強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)調控，減緩(huan)了(le)(le)晶核的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增長速度(du)，增加了(le)(le)晶粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小，從而消除過多非輻(fu)射復合(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不良影(ying)響，同(tong)(tong)(tong)時(shi)，本申請的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)劑(ji)組合(he)可以實(shi)現(xian)溶(rong)(rong)液(ye)粘度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)調控，滿足大規模涂布的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)時(shi)，改善了(le)(le)空穴傳輸層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)潤(run)濕性。

技術特征：

1.一種(zhong)鈣(gai)鈦礦前驅體溶液，其(qi)特征在于(yu)，包括(kuo)：鈣(gai)鈦礦前驅體、結(jie)晶促進劑(ji)和溶劑(ji)；

2.根據(ju)權利要求1所述的(de)鈣鈦礦(kuang)前驅體(ti)溶(rong)液，其特征在于，所述溶(rong)劑a包括(kuo)甲苯、氯苯、苯甲醚(mi)、乙(yi)腈(jing)、丙(bing)酮、二氧六環(huan)中的(de)至少一種；

3.根(gen)據權利要(yao)求1所述的鈣鈦礦(kuang)前驅(qu)體溶(rong)(rong)液(ye)，其特(te)征在(zai)于(yu)，所述溶(rong)(rong)劑包括溶(rong)(rong)劑a和溶(rong)(rong)劑b，且溶(rong)(rong)劑a和溶(rong)(rong)劑b的體積比(bi)為0.1～5：1～10；

4.根據權(quan)利要求1所(suo)述的鈣鈦礦(kuang)前驅(qu)體溶(rong)液，其(qi)特(te)征在于，所(suo)述溶(rong)劑包括溶(rong)劑a、溶(rong)劑b、溶(rong)劑c，且溶(rong)劑a、溶(rong)劑b、溶(rong)劑c的體積(ji)比為0.1～5：1～10：1～10。

5.根據權利要求1所述(shu)(shu)的鈣鈦礦(kuang)前驅體溶(rong)液(ye)，其特(te)征在于(yu)，所述(shu)(shu)鈣鈦礦(kuang)前驅體包括csx1fax2max3pb(iy1bry2cly3)3材料，

6.根據(ju)權利(li)要求1所(suo)(suo)(suo)述的(de)鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦前驅(qu)(qu)體(ti)(ti)溶(rong)液，其特(te)征在(zai)于(yu)，所(suo)(suo)(suo)述鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦前驅(qu)(qu)體(ti)(ti)溶(rong)液中，所(suo)(suo)(suo)述鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦前驅(qu)(qu)體(ti)(ti)的(de)濃度(du)為(wei)0.5mol/l～2mol/l，優選地，所(suo)(suo)(suo)述濃度(du)為(wei)0.8mol/l～1.5mol/l；所(suo)(suo)(suo)述鈣(gai)(gai)鈦(tai)(tai)礦前驅(qu)(qu)體(ti)(ti)與結晶促(cu)進(jin)劑的(de)摩爾比為(wei)1～10：0.1～5。

7.根據(ju)權利要求(qiu)1所述的鈣鈦礦前(qian)驅體溶液，其特(te)征(zheng)在于，所述結晶促進劑包括(kuo)氯化甲基銨。

8.一種權利要求(qiu)1～7任一項(xiang)所述鈣(gai)鈦礦前(qian)驅(qu)體(ti)溶液(ye)的制備方法(fa)，其特征(zheng)在(zai)于(yu)，將鈣(gai)鈦礦前(qian)驅(qu)體(ti)、結晶促(cu)進劑(ji)、溶劑(ji)混(hun)合，得到鈣(gai)鈦礦前(qian)驅(qu)體(ti)溶液(ye)。

9.一(yi)種鈣(gai)鈦礦(kuang)太陽能(neng)電池(chi)，其特征(zheng)在于，包括鈣(gai)鈦礦(kuang)層，所述(shu)鈣(gai)鈦礦(kuang)層采用權利要求1～7任一(yi)項所述(shu)鈣(gai)鈦礦(kuang)前驅體溶(rong)液制備得(de)到。

10.根(gen)據權利要求9所(suo)述(shu)的(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)太(tai)陽能電(dian)池(chi)，其特征在(zai)于，所(suo)述(shu)鈣鈦礦(kuang)(kuang)前(qian)(qian)驅(qu)(qu)體溶液制備鈣鈦礦(kuang)(kuang)層的(de)方法(fa)為(wei)：在(zai)基底上采用所(suo)述(shu)鈣鈦礦(kuang)(kuang)前(qian)(qian)驅(qu)(qu)體溶液形成(cheng)鈣鈦礦(kuang)(kuang)前(qian)(qian)驅(qu)(qu)體薄膜，然后進行退火(huo)處理，得到所(suo)述(shu)的(de)鈣鈦礦(kuang)(kuang)層。

技術總結
本申請提供一種鈣鈦礦前驅體溶液及其制備方法、鈣鈦礦太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池包括利用鈣鈦礦前驅體溶液制備的鈣鈦礦層，鈣鈦礦前驅體溶液包括鈣鈦礦前驅體、結晶促進劑和溶劑；溶劑包括溶劑A、溶劑B、溶劑C中的至少兩組；并限定了溶劑A，溶劑B和溶劑C的沸點及配位能力的范圍。本申請采用不同沸點和配位能力的溶劑與鈣鈦礦前驅體協同，實現溶劑梯度揮發，達到在短時間內局域鈣鈦礦過飽和狀態，增加鈣鈦礦晶核的成核數量；減緩晶核成長速度，從而增加晶粒大小，消除過多非輻射復合的不良影響。

技術研發人員：莫易,曾海鵬,晏廣元,楊玉雯,李兆寧,張學玲
受保護的技術使用者：天合光能股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19