本發明屬于無機納米材料領域，具體涉及一種室溫濺射法制備不同結晶度二氧化鈦薄膜的方法，用于鈣鈦礦太陽能電池致密層。

背景技術：

近年來，在能源危機逐漸加劇，環境污染程度逐漸變深的背景下，全球光電研究領域取得了極大的進展，成為本世紀最具前景和戰略意義的研究熱點之一。在此領域中，由于成本低、工藝簡單以及性能優秀，鈣鈦礦太陽能電池成為了光電器件領域的研究熱點。該電池2009年首次提出的太陽光轉換效率僅為4％，經過7年的發展如今認證效率已經高達22％，超過非晶硅太陽能電池和銅銦鎵硒太陽能電池當前的光電轉化效率，具有媲美單晶硅和多結砷化鎵電池的潛力。因此，積極開展針對鈣鈦礦電池的研究，優化電池結構和組成材料，對今后國民經濟可持續和創新發展有著重大的意義。實現電池具備高轉換效率的基本途徑就是提高光生載流子的提取，分離和運輸的能力。

鈣鈦礦太陽能電池包含5層材料，這幾層材料分別具有不同的性能。首先是透明導電電極，常用的是FTO(摻F二氧化錫)或者ITO(氧化銦錫)導電玻璃；隨后是電子傳輸層，用于及時輸運光生電子和阻擋光生空穴，抑制光生電子和光生空穴的復合；再次是鈣鈦礦吸收材料，主要是鈣鈦礦型有機鉛鹵化物(ABX3:A＝CH₃NH₃，B＝Pb，X＝Cl,I,Br)；再次是空穴傳輸層，用于及時輸運光生空穴和阻擋光生電子，抑制光生電子和光生空穴的復合；最后是背電極，常用的是金，銀和銅。因此，合適的電子傳輸層是高性能鈣鈦礦太陽能不可缺少的一部分。理想的電子傳輸層具有優秀的電子傳輸能力和空穴阻擋能力，在可見光范圍內具備高透過率，較低的界面電阻，以及匹配鈣鈦礦吸收層導帶位置的能級。到目前為止，二氧化鈦和氧化鋅是主要應用于電子傳輸層的材料。應用這兩種材料作為電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池具有比較高的轉換效率，然而氧化鋅材料長期不穩定性影響了其市場化推廣。因此，二氧化鈦是最主要的，也是被認為前景最廣闊的電子傳輸材料。

目前為止，報道的制備二氧化鈦電子傳輸層方法主要是旋涂法和噴霧熱解法。針對這兩種制備方法，在合成過程中均需要高溫煅燒過程，以提高納米粉體的結晶性和獲得致密的結構。高溫處理極大的限制了柔性襯底電池的制備與應用，以及提高了生產成本。與此同時，旋涂法雖然簡便，但是受制于尺寸的限制。僅僅在有限的電池面積下，可以獲得均勻的電子傳輸層。而噴霧熱解法制備的電子傳輸層面積雖然相應有所提高，但是其設備非常復雜，對于未來的大規模生產來說，有很大的局限性。其他的方法包括原子層沉積，溶膠凝膠，微波輔助和絲網印刷，均需要高溫處理工程，并且最終制備的電池性能弱于前面兩種方法。因此尋找一種可以低溫制備大尺寸高性能電子傳輸層的方法勢在必行。

技術實現要素：

針對現有技術中二氧化鈦電子傳輸層合成溫度高，條件苛刻的技術方法，本發明的目的在于提供一種不需要任何加熱即可快速沉積制備不同結晶度二氧化鈦納米薄膜的方法。

在此，本發明提供一種室溫濺射法制備不同結晶度二氧化鈦薄膜的方法，采用直流磁控濺射法制備不同結晶度二氧化鈦薄膜，其中靶材為純鈦靶，本底真空度在10^-4Pa以下，濺射氣體為氬氣和氧氣，總壓強為0.5～2.5Pa，氧分壓為50％以下，靶材與基材的距離為7～20cm，初始基材溫度為15～35℃，施加于所述靶材上的直流電源的功率為300～900W，沉積時間為5～30分鐘，獲得完全非晶或部分結晶的二氧化鈦薄膜。部分結晶的二氧化鈦薄膜的結晶度可為0～50％(優選不為0)。

本發明采用了簡單快捷且能夠精確控制薄膜厚度和性質的室溫濺射法，在低溫下制備得到不同結晶性質且性能優異的TiO₂納米薄膜，基材初始的溫度為室溫，整個過程中不需要進行加熱。相比于目前已經報道的完全非晶的二氧化鈦薄膜，根據本發明的方法制備的二氧化鈦薄膜的特點在于，可以自由調節二氧化鈦薄膜的結晶度。本發明通過大量的對比試驗發現，二氧化鈦薄膜結晶度對基于該薄膜制備的鈣鈦礦太陽能電池性能有顯著的影響。通過試驗優化所得薄膜的結晶度，從而獲得最佳的電池性能。因此本方案有顯著的科學意義和實際意義。而且，由于更高的濺射功率，根據本發明的方法制備的部分結晶的二氧化鈦納米薄膜擁有更小的粗糙度，并且由于薄膜中存在的結晶納米顆粒，因此該薄膜擁有更高的電子提取與轉移效率，較小的界面電阻和價電子空穴復合能力。相比于廣泛使用的溶液法，本發明的方法制備工藝更簡便，不僅可以室溫制備，而且薄膜更加致密和平坦，可以有效的降低薄膜的界面電阻。此外，磁控濺射法相比起溶液法制備的薄膜，致密高，表面粗糙度低，厚度連續可調，不受基材面積的影響，室溫下可以即獲得結晶的薄膜。

本發明中，通過控制濺射功率和/或氣氛壓力，提高濺射腔體中沉積粒子的能量，從而可以獲得完全非晶和部分結晶的二氧化鈦納米薄膜。其中，控制靶材直流電源功率為500W～650W，控制總壓強為1～1.5Pa，氧分壓為15％～35％時，可以得到完全非晶的二氧化鈦薄膜。

又，控制靶材直流電源功率為650W～750W，控制總壓強為1～1.5Pa，氧分壓為15％～35％時，可以得到部分結晶的二氧化鈦薄膜。所述部分結晶的二氧化鈦薄膜中結晶顆粒為銳鈦礦相二氧化鈦。

較佳地，所述總壓強為0.5-2Pa，優選為1-2Pa。

較佳地，靶材直流電源功率為500W-700W。

上述制備方法中，氧氣和氬氣比例可以為1:1-1:10，優選為1:5-1:8，更優選為1:6。此外，所采用的氬氣和氧氣的純度可為99.99％以上。

上述制備方法中，沉積前進行預濺射，所述預濺射的條件是：功率100-300W，時間5-30分鐘，氣氛是純氬氣，氣體壓力是0.5-1.5Pa。

較佳地，所述基材為FTO、AZO或ITO。

本發明還提供由上述方法制備得到的二氧化鈦薄膜，所述薄膜為完全非晶或部分結晶的二氧化鈦薄膜。所述二氧化鈦薄膜的厚度為30nm-60nm。不同厚度的二氧化鈦納米薄膜可以通過控制濺射時間獲得。濺射時間越長，厚度越大。

本發明的二氧化鈦薄膜的可見光透過率在80％以上。此外，所述薄膜材料具備優異的電子分離和運輸能力以及空穴阻擋能力，基于該薄膜材料制備的鈣鈦礦太陽能電池最佳光電轉換效率大于15％。

本發明還提供一種鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，所述方法包括：在透明導電基材上依次濺射電子傳輸層、鈣鈦礦吸收層、空穴傳輸層以及背電極，其中，所述電子傳輸層為二氧化鈦薄膜，所述二氧化鈦薄膜由上述室溫濺射法制備二氧化鈦薄膜的方法制備得到。

本發明的優點；

薄膜制備條件溫和，設備簡單，節約資源能源；

磁控濺射法制備周期短，可以連續控制，不受限制于襯底尺寸和薄膜均勻性；

磁控濺射法制備工藝簡單，穩定高，重復性好，市場化應用前景美好；

本發明的二氧化鈦薄膜均勻致密，表面粗糙度低，與基底材料結合牢固，在可見光區透過率好。具有優秀的電子傳輸能力和空穴阻擋能力。并且該薄膜表面潤濕性好，可以很好的與鈣鈦礦吸收材料接觸，極大的降低了界面接觸電阻。

附圖說明

圖1：磁控濺射示意圖；

圖2A：磁控濺射制備的完全非晶二氧化鈦薄膜斷面SEM；圖2B：磁控濺射制備的部分結晶二氧化鈦薄膜斷面SEM；圖2C：磁控濺射制備的部分結晶二氧化鈦薄膜表面SEM；圖2D：磁控濺射制備的完全非晶二氧化鈦薄膜、磁控濺射制備的部分結晶二氧化鈦薄以及純FTO的XRD圖；

圖3：磁控濺射制備的完全非晶二氧化鈦薄膜、磁控濺射制備的部分結晶二氧化鈦薄以及純FTO的可見光透過率；

圖4：基于磁控濺射法制備的完全非晶二氧化鈦薄膜和部分結晶二氧化鈦的太陽能電池性能。

具體實施方式

以下結合附圖和下述實施方式進一步說明本發明，應理解，下述實施方式僅用于說明本發明，而非限制本發明。

本發明涉及一種采用直流磁控濺射物理氣相沉積技術在低溫下制備不同結晶性質TiO₂納米薄膜的方法。通過控制濺射功率和氣氛壓力，提高濺射腔體中沉積粒子的能量，從而可以獲得結晶程度不同的二氧化鈦納米薄膜，可以用于鈣鈦礦太陽能電池電子傳輸層。通過控制濺射時間，可以獲得不同厚度的二氧化鈦納米薄膜。根據本發明的方法制備的薄膜具有優秀的光生電子分離和傳輸效率，以及空穴阻擋效率。因此，相比于傳統的制備方法，基于該薄膜的鈣鈦礦太陽能電池具有較高的填充因子和短路電流，電池光電轉換效率更高。本發明的方法不僅簡化傳統電池制備工藝，節約成本，而且可以提高基于該薄膜電池性能，有利于促進鈣鈦礦太陽能電池的市場化應用。

以下，具體說明根據本發明的室溫濺射法制備不同結晶度二氧化鈦薄膜的方法。

首先，對基材進行清洗。本發明中，所述基材對尺寸和性狀沒有限制，可以為大面積的基材，另外，可以為剛性基材或柔性基材，例如可采用FTO、ITO、AZO或沉積有導電金屬或者透明導電體的柔性襯底。

具體的，作為一個示例，清洗過程可以包括：將基材(例如FTO玻璃)超聲清洗，分別用丙酮和無水乙醇超聲清洗基材一定時間(例如各30分鐘)。

接著，將清洗后的基材裝入沉積所使用的直流磁控濺射系統設備中。圖1示例性示出室溫濺射法運行示意圖。參見圖1，沉積所使用的直流磁控濺射系統設備可以包括沉積腔室、進樣室、載靶板、襯底板、直流電源、以及一系列的真空泵，其中載靶板與襯底板成一定角度，直流電源連接在載靶板上。具體的，作為一個示例，將清洗后的基材固定在襯底板上，放入進樣室中，然后打開閘門裝載到真空度(本底真空度)已達到10^－4Pa時以下的沉積腔室中。

接著，進行沉積制備二氧化鈦薄膜。其中，可以在制備薄膜前進行一定程度的預濺射。具體的，作為一個示例，整個系統中靶材預濺射的條件可以設置為：功率100-300W，時間5-30分鐘，氣氛是純氬氣，以及氣體壓力是0.5-1.5Pa。此外，靶材可以采用純鈦靶。

本發明中，采用直流磁控濺射法制備二氧化鈦薄膜。室溫濺射法簡單快捷，同時又可以精確控制薄膜厚度和性質。具體的，作為一個示例，沉積過程可以包括：將高純(例如99.99％以上)氬氣和氧氣混合氣體通入沉積腔室中，控制總壓強和氧分壓分別在0.5-2.5Pa和50％以下的范圍內，氧分壓優選為20％以下；控制靶材與基材的距離為7-20cm，初始基材溫度為室溫，并且整個過程中不需要額外的加熱；開啟直流電源，控制直流電源的功率為300-900W或者功率密度為3.8～11.5W/cm²，濺射純鈦靶材。沉積時間可為15-60分鐘，沉積結束時基材溫度在80℃以下。

在一個優選方案中，總壓強為0.5-2Pa，更優選為1-2Pa，最優選為1.5Pa。

又，在一個優選方案中，氧氣和氬氣比例為1:1-1:10，更優選為1:5-1:8，最優選為1:6。

又，在一個優選方案中，施加在上述靶材上的直流功率為500W-700W，更優選為700W。

通過控制濺射功率和/或氣氛壓力，提高濺射腔體中沉積粒子的能量，從而可以獲得具備不同的結晶程度，包括完全非晶的二氧化鈦納米薄膜和部分結晶的二氧化鈦納米薄膜。例如，控制靶材直流電源功率為500W～650W，控制總壓強為1～1.5Pa，氧分壓為15％～35％時，可以得到完全非晶的二氧化鈦薄膜。根據本發明的方法制備的完全非晶的二氧化鈦薄膜。

或者，控制靶材直流電源功率為650W-750W，控制總壓強為1～1.5Pa，氧分壓為15％～35％時，可以得到部分結晶的二氧化鈦薄膜。其中，部分結晶的二氧化鈦納米薄膜是指非晶薄膜中含有一系列不連續的二氧化鈦結晶顆粒。結晶度可為0～50％。部分結晶的二氧化鈦薄膜中，結晶顆粒為銳鈦礦相二氧化鈦。本發明的部分結晶的二氧化鈦薄膜由于其不同的組成，電子傳輸和分離速率有明顯的提高。由于更高的濺射功率，部分結晶的二氧化鈦納米薄膜擁有更小的粗糙度，并且由于薄膜中存在的結晶納米顆粒，因此該薄膜擁有更高的電子提取與轉移效率，較小的界面電阻和價電子空穴復合能力。部分結晶的樣品擁有更好的電子傳輸效率，因此基于這種薄膜制備的鈣鈦礦太陽能電池具有更高的太陽能轉換效率。通過測試穩態熒光光譜和瞬態熒光光譜，可以發現部分結晶的二氧化鈦薄膜具有更高的電子分離和傳遞效率。

通過控制濺射時間，可以獲得不同厚度的二氧化鈦納米薄膜。

本發明的二氧化鈦薄膜厚度可為30-60nm，優選30-50nm。厚度在30-60nm的薄膜具有一下幾個方面的優點。厚度小于30nm時，可能存在二氧化鈦不能完全覆蓋FTO襯底的情況，因而FTO與鈣鈦礦吸收材料存在一定程度的直接接觸，會發生光生電子和光生空穴直接復合的情況，因此太陽能轉換效率會急劇降低。當薄膜厚度過大時，光生電子的傳遞路線過長，相應的損耗增加，同樣不利于電池性能。

沉積結束后，等襯底(基材)由于粒子轟擊產生的溫度降回到室溫，取出基材。因而制得沉積在襯底上的二氧化鈦納米薄膜材料。

這種室溫濺射制備的薄膜具有優秀的光生電子分離和傳輸效率，以及空穴阻擋效率。通過入射單色光子-電子轉化效率測試，可以發現本方法獲得電子傳輸層性能優越。此外，由于是室溫下制備，可以選用柔性襯底，可以制備柔性薄膜。

相比于傳統的制備方法，基于該薄膜的鈣鈦礦太陽能電池具有較高的填充因子和短路電流，電池光電轉換效率更高。室溫濺射法不僅簡化傳統電池制備工藝，節約成本，而且可以提高基于該薄膜電池性能，有利于促進鈣鈦礦太陽能電池的市場化應用。

本發明的優點；

薄膜制備條件溫和，設備簡單，節約資源能源；

磁控濺射法制備周期短，可以連續控制，不受限制于襯底尺寸和薄膜均勻性；

磁控濺射法制備工藝簡單，穩定高，重復性好，市場化應用前景美好；

本發明的二氧化鈦薄膜均勻致密，表面粗糙度低，與基底材料結合牢固，在可見光區透過率好。具有優秀的電子傳輸能力和空穴阻擋能力。通過測試該薄膜的接觸角可以發現，接觸角僅為40°，因此表明該薄膜表面潤濕性好，可以很好的與鈣鈦礦吸收材料接觸，極大的降低了界面接觸電阻。

下面進一步例舉實施例以詳細說明本發明。同樣應理解，以下實施例只用于對本發明進行進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術人員根據本發明的上述內容作出的一些非本質的改進和調整均屬于本發明的保護范圍。下述示例具體的時間、溫度、壓力、功率等工藝參數也僅是合適范圍中的一個示例，即本領域技術人員可以通過本文的說明做合適的范圍內選擇，而并非要限定于下文示例的具體數值。

實施例1

將基材(FTO玻璃)超聲清洗，分別用丙酮和無水乙醇超聲清洗基材各30分鐘后，有序地固定在襯底板上，放入進樣室中，然后打開閘門裝載到真空度(本底真空度)已達到10^－4Pa以下的沉積腔室中。通入比例為1:6的氧氣與氬氣，控制總壓強為1.5Pa，靶材與基材的距離為8cm，初始的腔室溫度保持在室溫(15～35℃)條件下開啟直流電源(電功率為675W)，濺射純鈦靶材，沉積時間為15min，得到完全非晶的二氧化鈦薄膜，如圖2D所示。隨后在通過真空蒸發制備鈣鈦礦吸收材料，旋涂制備空穴傳輸材料，以及真空蒸發制備背電極(Ag)。經過標準太陽能電池測試系統測試，該太陽能電池的光電轉換效率為13.30％。

實施例2

將基材(FTO玻璃)超聲清洗，分別用丙酮和無水乙醇超聲清洗基材各30分鐘后，有序地固定在襯底板上，放入進樣室中，然后打開閘門裝載到真空度(本底真空度)已達到10^－4Pa以下的沉積腔室中。通入比例為1:6的氧氣與氬氣，控制總壓強為1.5Pa，靶材與基材的距離為8cm，初始的腔室溫度保持在室溫條件下開啟直流電源(電功率為700W)，濺射純鈦靶材，沉積時間為15min，得到部分結晶的二氧化鈦薄膜，XRD圖譜如圖2D所示，根據結晶度經驗公式:

$R=\frac{X/Y}{M/N}$

(其中X和Y表示部分結晶樣品和退火之后完全結晶樣品XRD譜圖中25.37°位置處峰的強度；M和N表示相應FTO的XRD譜圖中37.8°位置處峰的強度值)可以知道結晶度為16.8％。隨后在通過真空蒸發制備鈣鈦礦吸收材料，旋涂制備空穴傳輸材料，以及真空蒸發制備背電極(Ag)。經過標準太陽能電池測試系統測試，該太陽能電池的光電轉換效率為13.30％。效率的提升主要是由于以下幾個方面，首先，濺射功率提升，導致構成薄膜的粒子能量更高，因此薄膜更加致密，有利光生電子的傳播。其次，高能粒子的持續轟擊有利于促使薄膜表面更加平坦，有利于鈣鈦礦吸收材料在電子傳輸層表面潤濕。最后也是最重要的，薄膜中存在大量個微晶顆粒，這些晶粒的存在可以富集電子的作用，是提升性能最主要的原因。

實施例3

將基材(FTO玻璃)超聲清洗，分別用丙酮和無水乙醇超聲清洗基材各30分鐘后，有序地固定在襯底板上，放入進樣室中，然后打開閘門裝載到真空度(本底真空度)已達到10^－4Pa以下的沉積腔室中。通入比例為1:6的氧氣與氬氣，控制總壓強為1.5Pa，靶材與基材的距離為8cm，初始的腔室溫度保持在室溫條件下開啟直流電源(電功率為725W)，濺射純鈦靶材，沉積時間為15min，得到部分結晶的二氧化鈦薄膜，基于結晶度經驗計算公式，可得該薄膜的結晶度為32.3％。隨后在通過真空蒸發制備鈣鈦礦吸收材料，旋涂制備空穴傳輸材料，以及真空蒸發制備背電極(Ag)。經過標準太陽能電池測試系統測試，該太陽能電池的光電轉換效率為15.76％。相比于實施例2，基于該薄膜制備的太陽能電池性能進一步提升進一步證明伴隨著結晶度的提高，結晶顆粒的比例提升與電池性能之間的關系。

實施例4

將基材(FTO玻璃)超聲清洗，分別用丙酮和無水乙醇超聲清洗基材各30分鐘后，有序地固定在襯底板上，放入進樣室中，然后打開閘門裝載到真空度(本底真空度)已達到10－4Pa以下的沉積腔室中。通入比例為1:6的氧氣與氬氣，控制總壓強為1Pa，靶材與基材的距離為8cm，初始的腔室溫度保持在室溫條件下開啟直流電源(電功率為750W)，濺射純鈦靶材，沉積時間為15min，得到部分結晶的二氧化鈦薄膜，根據結晶度經驗公式可以測得該薄膜結晶度為49.2％。隨后在通過真空蒸發制備鈣鈦礦吸收材料，旋涂制備空穴傳輸材料，以及真空蒸發制備背電極(Ag)。經過標準太陽能電池測試系統測試，該太陽能電池的光電轉換效率為14.02％。相比于實施例3，基于該薄膜制備的太陽能電池性能有所降低，這是因為大量的結晶晶粒的存在可能對電子有一定的散射作用，從而會相應的削弱電池性能。

實施例5

將基材(FTO玻璃)超聲清洗，分別用丙酮和無水乙醇超聲清洗基材各30分鐘后，有序地固定在襯底板上，放入進樣室中，然后打開閘門裝載到真空度(本底真空度)已達到10^－4Pa以下的沉積腔室中。通入比例為1:6的氧氣與氬氣，控制總壓強為0.5Pa，靶材與基材的距離為8cm，初始的腔室溫度保持在室溫條件下開啟直流電源(電功率為725W)，濺射純鈦靶材，沉積時間為10min，得到部分結晶的二氧化鈦薄膜。隨后在通過真空蒸發制備鈣鈦礦吸收材料，旋涂制備空穴傳輸材料，以及真空蒸發制備背電極(Ag)。經過標準太陽能電池測試系統測試，該太陽能電池的光電轉換效率為8.16％。與實施例3相比，本實施例的工作時間減少，即沉積的薄膜厚度減小，因此可能某些區域FTO與鈣鈦礦吸收材料直接接觸。光生電子和光生空穴會在這些區域發生復合，而這會極大的削弱電池太陽能電池性能。

實施例6

將基材(FTO玻璃)超聲清洗，分別用丙酮和無水乙醇超聲清洗基材各30分鐘后，有序地固定在襯底板上，放入進樣室中，然后打開閘門裝載到真空度(本底真空度)已達到10^－4Pa以下的沉積腔室中。通入比例為1:6的氧氣與氬氣，控制總壓強為1.5Pa，靶材與基材的距離為6cm，初始的腔室溫度保持在室溫條件下開啟直流電源(電功率為725W)，濺射純鈦靶材，沉積時間為20min，部分結晶的二氧化鈦薄膜源(電功率為725W)，濺射純鈦靶材，沉積時間為10min，得到部分結晶的二氧化鈦薄膜。隨后在通過真空蒸發制備鈣鈦礦吸收材料，旋涂制備空穴傳輸材料，以及真空蒸發制備背電極(Ag)。經過標準太陽能電池測試，統測試，該太陽能電池的光電轉換效率為13.27％。與實施例3相比性能有所下降，這是由于隨著濺射時間延長，薄膜的厚度增加，不利于電子的傳遞，因此太陽能電池相應的降低。

相比目前已經報導的非晶二氧化鈦薄膜，本方案證明可以通過改進實驗參數獲得部分結晶的二氧化鈦薄膜，并且基于這種薄膜可以獲得更好的電池性能。通過對比試驗，可以獲得最佳的制備工藝。

表1示出基于磁控濺射法制備的完全非晶二氧化鈦薄膜(實施例1)和部分結晶二氧化鈦(實施例3)的太陽能電池性能數據，其中I_SC、V_OC、FF、PCE分別表示短路電流密度、斷路電壓、填充因子和電池轉換效率。

表1

通過XRD分析(見圖2D)，可以表征根據本發明制備的二氧化鈦納米薄膜具有不同的結晶性質，包括純非晶二氧化鈦薄膜，部分結晶的二氧化鈦薄膜。通過AFM分析，可以知道部分結晶的二氧化鈦薄膜可以具有更小的粗糙度。通過XPS分析，可以知道薄膜組成是純二氧化鈦，沒有其他價態的鈦或者氧存在。通過場發射掃描電子顯微鏡(見圖2A、B、C)可以研究薄膜的形貌。

基于上述優異的性能，本發明制備的二氧化鈦電池應用于鈣鈦礦太陽能電池的致密層，可以有效的分離和傳輸電子。由以上可知，本發明提出方法制備的二氧化鈦薄膜顯著的提高了鈣鈦礦太陽能電池中電子分離和傳輸效率。

另外，通過XRD可以表征非晶薄膜和部分結晶的區別，AFM可以表征薄膜的粗糙度。因此基于部分結晶二氧化鈦納米薄膜制備的鈣鈦礦太陽能電池光電轉換效率高于基于完全非晶二氧化鈦納米薄膜的電池。因此通過本發明的制備方法能提供一種制備不同性質二氧化納米薄膜的方法，并且基于該薄膜制備的太陽能電池具備較高的光電轉換效率。

產業應用性：本發明制備30-60nm非晶和部分結晶的二氧化鈦納米薄膜，并且薄膜表面均勻致密，粗糙度低，可見光范圍內透過率高。更加重要的是該薄膜具有優秀的電子傳輸效率和空穴阻擋能力，可以有效的提高基于該薄膜鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率。因此本發明具有很大的應用與市場化前景。