本申請(qǐng)涉及太陽能電池，尤其涉及一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法、光伏組件、光伏系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著世界范圍內(nèi)不可再生能源的日益消耗，能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為新世紀(jì)人類所面臨的愈發(fā)嚴(yán)重的問題。太陽能正是其中一種綠色、清潔、可再生能源，有潛力成為未來能源供給中的重要組成部分。作為光電轉(zhuǎn)換器件的太陽能電池，研究與應(yīng)用已經(jīng)受到越來越多的重視。太陽能電池主要包括單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、染料敏華太陽能電池以及鈣鈦礦太陽能電池；其中鈣鈦礦太陽能電池由于其優(yōu)越的轉(zhuǎn)換效率兼具綠色環(huán)保、成本低廉、易制備等優(yōu)勢(shì)，成為關(guān)注焦點(diǎn)。

2、鈣鈦礦太陽能電池由于其優(yōu)異的光伏性能受到了極大的關(guān)注，其效率較高，因此鈣鈦礦太陽電池已成為最有前途的薄膜光伏技術(shù)之一。然而鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性問題是其商業(yè)化面臨的主要問題，如離子遷移、非輻射復(fù)合等。因此，降低鈣鈦礦薄膜中的缺陷對(duì)于制備具有高效率和穩(wěn)定性的鈣鈦礦太陽能電池具有重要意義。

3、需要說明的是，上述內(nèi)容并不必然是現(xiàn)有技術(shù)，也不用于限制本申請(qǐng)的專利保護(hù)范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法、光伏組件、光伏系統(tǒng)，以解決或緩解上面提出的一項(xiàng)或更多項(xiàng)技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，包括：鈣鈦礦材料、有機(jī)添加劑和有機(jī)溶劑；

3、其中，所述鈣鈦礦材料為abx3結(jié)構(gòu)；所述a為一價(jià)陽離子；所述b為二價(jià)陽離子，包括鉛；所述x為一價(jià)陰離子；

4、所述有機(jī)添加劑的結(jié)構(gòu)通式如化學(xué)式ⅰ：

5、

6、化學(xué)式ⅰ

7、化學(xué)式ⅰ中，r1選自氨基、氰基、羥基、羰基、酰胺基，r2選自三氟甲基、酯基、醛基、硫醇基。

8、可選地，r1選自氨基、羰基，r2選自三氟甲基。

9、可選地，所述有機(jī)添加劑包括4-氨基三氟甲苯、間氨基三氟甲苯、鄰氨基三氟甲苯、對(duì)三氟甲基苯甲醛中的一種或多種。

10、可選地，所述有機(jī)添加劑與有機(jī)溶劑的體積之比為(1～10)：100。

11、可選地，所述有機(jī)溶劑為n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亞砜(dmso)、乙腈(acn)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)和2-巰基乙醇(2-me)、γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯中的一種或多種的組合。

12、可選地，所述鈣鈦礦材料的濃度為0.8～2mol/l。

13、在可選的實(shí)施例中，a包括銫、銣、甲胺基、甲脒基中的一種或多種一價(jià)陽離子的組合；b還包括銅、鋅、鎵、錫、鈣中的一種或多種二價(jià)陽離子的組合；x還包括碘、溴、氯、氟、硫氰根離子中的一種或多種一價(jià)陰離子的組合。

14、可選地，鈣鈦礦太陽能電池為單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池或疊層鈣鈦礦太陽能電池。

15、可選地，單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池或疊層鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)為正式(n-i-p)或反式(p-i-n)中的一種。

16、可選地，疊層鈣鈦礦太陽能電池包括兩端疊層電池、三端疊層電池和四端疊層電池中的一種。

17、可選地，空穴傳輸層包括氧化鎳(niox)、聚三芳胺(ptaa)、n,n'-雙(4-丁苯基)-n,n'-雙(苯基)-聯(lián)苯胺(poly-tpd)、自組裝分子層(sam)、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)中的一種或多種的組合。

18、可選地，電子傳輸層包括sno2、tio2、c60中的一種或多種的組合。

19、可選地，鈣鈦礦活性層厚度為10nm～100μm，帶隙為0.9～3.0ev。

20、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種鈣鈦礦太陽能電池，包括：依次層疊設(shè)置的導(dǎo)電襯底、空穴傳輸層、鈣鈦礦活性層、電子傳輸層、緩沖層、電極；

21、其中，所述鈣鈦礦活性層由上述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液制備得到。

22、可選地，鈣鈦礦活性層的制備方法包括但不限于旋涂、狹縫涂布、刮涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、噴墨打印。

23、第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，包括：

24、提供導(dǎo)電襯底；

25、在所述導(dǎo)電襯底的上表面形成空穴傳輸層；

26、將上述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液置于所述空穴傳輸層的上表面，形成鈣鈦礦活性層；

27、在所述鈣鈦礦活性層上依次形成電子傳輸層、緩沖層以及電極。

28、第四方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光伏組件，包括至少一個(gè)電池串，電池串包括至少兩個(gè)如上述的鈣鈦礦太陽能電池。

29、第五方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種光伏系統(tǒng)，包括如上述的光伏組件。

30、本申請(qǐng)實(shí)施例采用上述技術(shù)方案可以包括如下優(yōu)勢(shì)：

31、有機(jī)添加劑中的r1基團(tuán)能夠和未配位的鉛離子形成路易斯酸堿加合物，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物或配合物，進(jìn)而穩(wěn)定鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)；其中的π共軛苯環(huán)的存在可以促進(jìn)分子內(nèi)部的電荷傳輸，提高鈣鈦礦活性層的導(dǎo)電性和光電性能；同時(shí)有機(jī)添加劑還攜帶有高極性的r2基團(tuán)，能夠與鈣鈦礦材料表面發(fā)生相互作用，影響晶體的生長(zhǎng)方向和取向，從而可以調(diào)節(jié)鈣鈦礦結(jié)晶取向；并提高鈣鈦礦活性層薄膜的結(jié)晶性，進(jìn)而提高太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，其特征在于，包括：鈣鈦礦材料、有機(jī)添加劑和有機(jī)溶劑；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，其特征在于，r1選自氨基、羰基，r2選自三氟甲基。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，其特征在于，所述有機(jī)添加劑包括4-氨基三氟甲苯、間氨基三氟甲苯、鄰氨基三氟甲苯、對(duì)三氟甲基苯甲醛中的一種或多種的組合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，其特征在于，所述有機(jī)添加劑與所述有機(jī)溶劑的體積之比為(1～10)：100。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，其特征在于，所述有機(jī)溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亞砜(dmso)、乙腈(acn)、n-甲基吡咯烷酮(nmp)和2-巰基乙醇(2-me)、γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯中的一種或多種的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液，其特征在于，所述鈣鈦礦材料的濃度為0.8～2mol/l。

7.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括：依次層疊設(shè)置的導(dǎo)電襯底、空穴傳輸層、鈣鈦礦活性層、電子傳輸層、緩沖層、電極；

8.一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括：

9.一種光伏組件，其特征在于，包括：

10.一種光伏系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求9所述的光伏組件。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種鈣鈦礦前驅(qū)體溶液、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法。鈣鈦礦前驅(qū)體溶液包括：鈣鈦礦材料、有機(jī)添加劑和有機(jī)溶劑；其中，鈣鈦礦材料為ABX<subgt;3</subgt;結(jié)構(gòu)，所述B為二價(jià)陽離子，包括鉛；有機(jī)添加劑的結(jié)構(gòu)通式如化學(xué)式Ⅰ：化學(xué)式Ⅰ中，R<subgt;1</subgt;選自氨基、氰基、羥基、羰基、酰胺基，R<subgt;2</subgt;選自三氟甲基、酯基、醛基、硫醇基。本申請(qǐng)實(shí)施例通過有機(jī)添加劑中的R<subgt;1</subgt;基團(tuán)和鉛離子形成路易斯酸堿加合物，進(jìn)而穩(wěn)定鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)；π共軛苯環(huán)可以促進(jìn)提高電荷傳輸，提高鈣鈦礦的光電性能；高極性的R<subgt;2</subgt;基團(tuán)與鈣鈦礦材料表面發(fā)生相互作用，調(diào)節(jié)鈣鈦礦結(jié)晶取向并提高鈣鈦礦活性層薄膜的結(jié)晶性，提高太陽能電池的效率和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：趙聰,姚博,李紅江
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10