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[發明專利]一種具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池及其制備方法在審

專利信息
申請號: 201910243695.9 申請日: 2019-03-28
公開(公告)號: CN109950406A 公開(公告)日: 2019-06-28
發明(設計)人: 孫海斌;高延利;高詔陽 申請(專利權)人: 信陽師范學院
主分類號: H01L51/44 分類號: H01L51/44;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321 代理人: 鄭婷
地址: 464000 *** 國省代碼: 河南;41
權利要求書: 查看更多 說明書: 查看更多
摘要:
搜索關鍵詞: 鈣鈦礦 電池 復合薄膜層 太陽能電池 金電極 石墨烯 阻擋層 光電轉換效率 電子傳輸層 鈣鈦礦薄膜 空穴傳輸層 熱穩定性 使用壽命 可塑性 吸收層 傳導 水氧 制備
【權利要求書】:

1.一種具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池,其特征在于:包括:透明導向玻璃(1)和設置在透明導向玻璃(1)上的鈣鈦礦電池基體(2),所述鈣鈦礦電池基體(2)上設有復合薄膜層(3),所述復合薄膜層(3)上設有配合使用的金電極(4),所述鈣鈦礦電池基體(2)通過復合薄膜層(3)與所述金電極(4)實現傳導;

所述鈣鈦礦電池基體(2)包括:電子傳輸層(21)、鈣鈦礦吸收層(22)和空穴傳輸層(23),其中,所述復合薄膜層(3)從下往上依次包括:第一P型石墨烯薄膜(31)、N型鈣鈦礦薄膜(32)及第二P型石墨烯薄膜(33)。

2.根據權利要求1所述具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池,其特征在于:所述金電極(4)是設置在第二P型石墨烯薄膜(33)上,且所述金電極(4)上覆蓋有將PDMS。

3.根據權利要求1所述具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池制備方法,其特征在于:

步驟(1):在清洗后的襯底上依次制備電子傳輸層、鈣鈦礦吸收層和空穴傳輸層,得到鈣鈦礦電池基體;

步驟(2):在CVD法制備的含石墨烯的復合薄膜層上蒸發金電極,將PDMS粘合在金電極上,得到阻擋層基體,然后將阻擋層基體浸泡在刻蝕液中去除復合薄膜層生長基底,得到覆蓋有PDMS和金電極的復合薄膜層;

步驟(3)將復合薄膜層中的第一P型石墨烯薄膜一側貼合在鈣鈦礦電池基體的空穴傳輸層上,然后去除復合薄膜層中第二P型石墨烯薄膜上的PDMS,即得到具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池。

4.根據權利要求3所述具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池制備方法,其特征在于:步驟(1)中,將襯底依次在丙酮、異丙醇和乙醇中超聲清洗各5分鐘,然后通入惰性氣體吹干得到清洗后的襯底;所述襯底為氧化銦錫導電玻璃或摻氟氧化錫導電玻璃。

5.根據權利要求3所述具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池制備方法,其特征在于:步驟(1)中,電子傳輸層(21)的材料采用TiO2、ZnO、SnO2、Nb2O5、In2O3、Zn2SnO4、PC60BM、PC70BM和C60中的一種或幾種;電子傳輸層(21)的制備采用沉淀、旋涂、刮涂、絲網印刷、原子層沉積或者物理氣相沉積法。

6.根據權利要求3所述具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池制備方法,其特征在于:步驟(1)中,所述鈣鈦礦吸收層(22)的材料為ABX3鈣鈦礦晶體,其中A為CH3NH3+、H2N-CH=NH2+、C3H11SN32+、Cs或(CH3)4N+,B為Pb、Ge或Sn;X為Cl、Br或I。

7.根據權利要求3所述具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池制備方法,其特征在于:所述空穴傳輸層(23)的材料采用Spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS、NiO、P3HT、PTAA或CuSCN。

8.根據權利要求3所述具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池制備方法,其特征在于:步驟(2)中,金電極(4)的厚度為75-95nm,PDMS的厚度為0.25-0.45mm;含石墨烯的復合薄膜層(3)為通過CVD方法生長在銅或鎳基底的單層或多層石墨烯;刻蝕液為FeCl3或者(NH4)2S2O8

9.根據權利要求3所述具有石墨烯阻擋層的鈣鈦礦電池制備方法,其特征在于:步驟3中,將復合薄膜層(3)和/或鈣鈦礦電池基體(2)加熱到70-85℃,進行第一P型石墨烯薄膜(31)與空穴傳輸層(23)的貼合;在貼合后對貼合部分進行溶劑熏蒸和/或溶劑退火處理,所用溶劑為氯苯或甲苯;此外,PDMS層與金電極(4)的分離是在85-95℃溫度下進行。

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