本發(fā)明涉及鈣鈦礦電池，具體而言，涉及一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦材料，既不是鈣也不是鈦，而是具備相同晶體結(jié)構(gòu)的一類(lèi)“陶瓷氧化物”的統(tǒng)稱(chēng)，分子式為abx3，a代表“大半徑陽(yáng)離子”，b代表“金屬陽(yáng)離子”，x則代表“鹵族陰離子”。這三種離子通過(guò)不同元素的排列組合，或者調(diào)整彼此之間的距離，可以呈現(xiàn)許多神奇的物理特性，包括但不限于絕緣、鐵電、反鐵磁、巨磁效應(yīng)等。鈣鈦礦作為最具潛力的新型材料，可作為太陽(yáng)能電池的活性層，其具有眾多優(yōu)異的光電特性，如可調(diào)節(jié)的帶隙、高吸光系數(shù)、低激子束縛能、高載流子遷移率、高缺陷容忍度等；且鈣鈦礦制備工藝簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)半透明、超輕、超薄、柔性等；鈣鈦礦原材料來(lái)源廣泛且含量豐富。這些優(yōu)勢(shì)都讓鈣鈦礦太陽(yáng)能電池成為顛覆晶硅和薄膜太陽(yáng)能電池的新一代技術(shù)。

2、目前鈣鈦礦太陽(yáng)能電池鈣鈦礦吸光層常用溶液法制備，如刮涂、狹縫、噴墨打印、旋涂或微凹等技術(shù)，在傳輸層1表面先涂布一層鈣鈦礦溶液，利用風(fēng)刀或vcd(vacuumconcentrate?drying，真空干燥濃縮)閃蒸工藝對(duì)鈣鈦礦溶液進(jìn)行第一次后處理，去除鈣鈦礦溶液中的大部分低沸點(diǎn)溶劑，形成鈣鈦礦濕膜(大量結(jié)晶核)，濕膜中保留少部分低沸點(diǎn)溶劑和大部分高沸點(diǎn)溶劑；隨后對(duì)鈣鈦礦濕膜進(jìn)行加熱高溫退火(100～150°)第二次后處理，去除少量低沸點(diǎn)溶劑和大量高沸點(diǎn)溶劑，小的結(jié)晶核長(zhǎng)大形成大的晶粒，最終形成鈣鈦礦干膜，在鈣鈦礦干膜層表面依次制備傳輸層2和緩沖層、電極，形成完整的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

3、但因傳輸層1表面存在灰塵或成膜缺陷，會(huì)導(dǎo)致表面局部浸潤(rùn)性不好，鈣鈦礦溶液涂覆到表面后，在第一次后處理和第二次后處理過(guò)程中，會(huì)引起溶液收縮，形成孔洞，此時(shí)，傳輸層1與傳輸層2直接接觸(請(qǐng)參閱圖1)，影響電池性能(效率，電流密度，開(kāi)路電壓，填充因子等)和電池穩(wěn)定性。

4、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法及應(yīng)用。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，其包括：

4、對(duì)涂布于傳輸層的表面的鈣鈦礦溶液進(jìn)行第一次后處理以去除低沸點(diǎn)溶劑，形成鈣鈦礦濕膜；

5、分析所述鈣鈦礦濕膜中溶質(zhì)與溶劑的成分及比例，配制出鈣鈦礦修復(fù)液；

6、采用自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備識(shí)別所述鈣鈦礦濕膜上的孔洞，形成3d圖，根據(jù)所述孔洞的大小模擬計(jì)算出所需鈣鈦礦修復(fù)液的量，向所述孔洞中滴加定量的所述鈣鈦礦修復(fù)液，所述鈣鈦礦修復(fù)液侵蝕所述孔洞的周邊區(qū)域，形成過(guò)渡區(qū)，所述過(guò)渡區(qū)和所述孔洞的區(qū)域共同作為修復(fù)區(qū)；

7、所述孔洞修復(fù)后，對(duì)所述鈣鈦礦濕膜進(jìn)行第二次后處理，形成鈣鈦礦干膜。

8、在可選的實(shí)施方式中，分析所述鈣鈦礦濕膜中溶質(zhì)與溶劑的成分及比例的方法包括重量分析法、分光光度法、滴定法或比色法。

9、在可選的實(shí)施方式中，所述鈣鈦礦溶液的成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括溶質(zhì)40％～60％、低沸點(diǎn)溶劑30％～55％和高沸點(diǎn)溶劑5～10％；

10、優(yōu)選地，所述溶質(zhì)包括pbi2、pbbr2、mai和csi中的至少一種；

11、優(yōu)選地，所述低沸點(diǎn)溶劑包括dmf和乙腈中的至少一種；

12、優(yōu)選地，所述高沸點(diǎn)溶劑包括dmso、nmp和dmpu中的至少一種。

13、在可選的實(shí)施方式中，所述鈣鈦礦修復(fù)液的成分中溶質(zhì)與所述鈣鈦礦溶液中溶質(zhì)保持不變，所述鈣鈦礦修復(fù)液中低沸點(diǎn)溶劑和高沸點(diǎn)溶劑的體積比為1：(15-500)。

14、在可選的實(shí)施方式中，所述鈣鈦礦修復(fù)液中還添加有離子液體添加劑，所述離子液體添加劑的添加量占所述鈣鈦礦修復(fù)液的質(zhì)量的0.01～0.1％；

15、優(yōu)選地，所述離子液體添加劑包括1,3-雙(氰甲基)咪唑氯化物、2-(2-(2-氨基乙氧基)乙氧基)乙酸和3-氯芐胺中的至少一種。

16、在可選的實(shí)施方式中，所述鈣鈦礦修復(fù)液中還添加有自修復(fù)材料，所述自修復(fù)材料的添加量占所述鈣鈦礦修復(fù)液的質(zhì)量的0.01～0.2％；

17、優(yōu)選地，所述自修復(fù)材料包括鹽酸苯肼。

18、在可選的實(shí)施方式中，在滴加所述鈣鈦礦修復(fù)液后，采用氣體處理所述修復(fù)區(qū)；

19、優(yōu)選地，所述第一次后處理包括采用風(fēng)刀或vcd閃蒸進(jìn)行所述第一次后處理10～90s；

20、優(yōu)選地，所述第二次后處理包括于100～150℃下進(jìn)行高溫退火10～40min。

21、第二方面，本發(fā)明提供如上述實(shí)施方式任一項(xiàng)所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法在制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。

22、第三方面，本發(fā)明提供一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法，其包括：在基底上沉積透明導(dǎo)電層，在所述透明導(dǎo)電層上沉積第一傳輸層，在所述第一傳輸層上涂覆鈣鈦礦溶液，隨后按照前述實(shí)施方式任一項(xiàng)所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法對(duì)鈣鈦礦層進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)完成后，在所述鈣鈦礦干膜的表面依次沉積第二傳輸層、緩沖層和電極。

23、第四方面，本發(fā)明提供一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其采用如前述實(shí)施方式所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法制備而成。

24、本發(fā)明具有以下有益效果：

25、本發(fā)明提供的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法通過(guò)在濕膜上進(jìn)行修復(fù)，而非在鈣鈦礦干膜上進(jìn)行修復(fù)，本發(fā)明通過(guò)對(duì)濕膜中的溶質(zhì)與溶劑的成分及比例進(jìn)行分析，并配制出成分類(lèi)似的鈣鈦礦修復(fù)液，利用該鈣鈦礦修復(fù)液針對(duì)孔洞進(jìn)行修復(fù)，由于鈣鈦礦修復(fù)液濃度較高，溶劑比較少，但仍然會(huì)侵蝕孔洞周邊區(qū)域，形成過(guò)渡區(qū)，有利于連接修復(fù)區(qū)與非修復(fù)區(qū)，避免出現(xiàn)割裂現(xiàn)象，此外，本發(fā)明中是在濕膜上進(jìn)行修復(fù)，而非由于濕膜的表面依然保留一部分的溶劑，因此在鈣鈦礦修復(fù)液滴加在孔洞內(nèi)時(shí)，鈣鈦礦修復(fù)液的擴(kuò)散較慢，其對(duì)鈣鈦礦濕膜的影響較小。如果直接將鈣鈦礦修復(fù)液滴加至干膜的表面，此時(shí)鈣鈦礦修復(fù)液在干膜的表面快速擴(kuò)散，對(duì)干膜造成的損傷較大。因此，采用本發(fā)明提供的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法可以有效對(duì)鈣鈦礦層進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)對(duì)非修復(fù)區(qū)的影響較小。在制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的過(guò)程中，采用上述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，可以提高電池的性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，其特征在于，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，其特征在于，分析所述鈣鈦礦濕膜中溶質(zhì)與溶劑的成分及比例的方法包括重量分析法、分光光度法、滴定法或比色法。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，其特征在于，所述鈣鈦礦溶液的成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括溶質(zhì)40％～60％、低沸點(diǎn)溶劑30％～55％和高沸點(diǎn)溶劑5～10％；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，其特征在于，所述鈣鈦礦修復(fù)液的成分中溶質(zhì)與所述鈣鈦礦溶液中溶質(zhì)保持不變，所述鈣鈦礦修復(fù)液中低沸點(diǎn)溶劑和高沸點(diǎn)溶劑的體積比為1：(15-500)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，其特征在于，所述鈣鈦礦修復(fù)液中還添加有離子液體添加劑，所述離子液體添加劑的添加量占所述鈣鈦礦修復(fù)液的質(zhì)量的0.01～0.1％；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，其特征在于，所述鈣鈦礦修復(fù)液中還添加有自修復(fù)材料，所述自修復(fù)材料的添加量占所述鈣鈦礦修復(fù)液的質(zhì)量的0.01～0.2％；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法，其特征在于，在滴加所述鈣鈦礦修復(fù)液后，采用氣體處理所述修復(fù)區(qū)；

8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法在制備鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。

9.一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法，其特征在于，其包括：在基底上沉積透明導(dǎo)電層，在所述透明導(dǎo)電層上沉積第一傳輸層，在所述第一傳輸層上涂覆鈣鈦礦溶液，隨后按照權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法對(duì)鈣鈦礦層進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)完成后，在所述鈣鈦礦干膜的表面依次沉積第二傳輸層、緩沖層和電極。

10.一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，其采用如權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法制備而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的孔洞修復(fù)方法及應(yīng)用，涉及鈣鈦礦電池技術(shù)領(lǐng)域。該孔洞修復(fù)方法包括：對(duì)涂布于第一傳輸層的表面的鈣鈦礦溶液進(jìn)行第一次后處理以去除低沸點(diǎn)溶劑，形成鈣鈦礦濕膜；分析鈣鈦礦濕膜中溶質(zhì)與溶劑的成分及比例，配制出鈣鈦礦修復(fù)液；采用自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備識(shí)別鈣鈦礦濕膜上的孔洞，形成3D圖，根據(jù)孔洞的大小模擬計(jì)算出所需鈣鈦礦修復(fù)液的量，向孔洞中滴加定量的鈣鈦礦修復(fù)液；孔洞修復(fù)后，對(duì)鈣鈦礦濕膜進(jìn)行第二次后處理，形成鈣鈦礦干膜。采用本方法可以有效對(duì)鈣鈦礦層進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)對(duì)非修復(fù)區(qū)的影響較小，有利于提高電池的性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：包征,楊曉宇,葉馮俊,涂用廣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京爍威光電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10