本發明涉及太陽能電池，具體而言，涉及一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。

背景技術：

1、氧化鎳作為反式鈣鈦礦太陽能電池中常用的空穴傳輸層材料，具有穩定、廉價、易制備的優勢。然而，氧化鎳表面的高活性氧化態如ni3+會與鈣鈦礦中的a位陽離子反應，導致鈣鈦礦結構的坍塌，影響器件的光電轉換效率和穩定性。因此，對氧化鎳進行修飾，降低表面高活性氧化態對鈣鈦礦薄膜的破壞具有重要意義。

技術實現思路

1、本發明的主要目的在于提供一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法，以解決現有技術中存在氧化鎳表面的高活性氧化態破壞鈣鈦礦薄膜的問題。

2、為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種鈣鈦礦太陽能電池，該鈣鈦礦太陽能電池包括依次疊置的基底、改性氧化鎳空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層和電極；其中，改性氧化鎳空穴傳輸層為氨乙基取代馬來酰亞胺鹽修飾的氧化鎳空穴傳輸層。

3、進一步地，上述氨乙基取代馬來酰亞胺鹽為n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺三氟乙酸鹽和/或n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺鹽酸鹽。

4、進一步地，上述基底為fto和/或ito。

5、進一步地，上述鈣鈦礦吸收層為鹵化物鈣鈦礦，鹵化物鈣鈦礦的晶體結構的化學式為abx3，其中，a為有機陽離子和/或無機陽離子，b為二價金屬離子，x為鹵素離子；和/或，二價金屬離子為pb2+或sn2+，鹵素離子選自i-、br-和cl-中的任意一種或多種。

6、進一步地，上述電極選自金屬電極、導電氧化物透明電極、碳電極和石墨電極中的任意一種或多種。

7、進一步地，上述電子傳輸層的材質選自c60、(6,6)-苯基-c61-丁酸甲酯和二氧化錫中的任意一種或多種。

8、根據本發明的另一個方面，提供了一種上述鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，該制備方法包括：步驟s1，在基底上制備氧化鎳空穴傳輸層；步驟s2，利用氨乙基取代馬來酰亞胺鹽對氧化鎳空穴傳輸層進行修飾，得到改性氧化鎳空穴傳輸層；步驟s3，在改性氧化鎳空穴傳輸層上依次制備鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層和電極，得到鈣鈦礦太陽能電池。

9、進一步地，上述氨乙基取代馬來酰亞胺鹽為n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺三氟乙酸鹽和/或n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺鹽酸鹽，改性氧化鎳空穴傳輸層的制備方法包括：將n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺三氟乙酸鹽和/或n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺鹽酸鹽分別溶解到異丙醇中得到溶液，將溶液涂覆在氧化鎳空穴傳輸層的表面后，進行退火處理，得到改性氧化鎳空穴傳輸層。

10、進一步地，上述溶液中氨乙基取代馬來酰亞胺鹽的質量濃度為0.1～10mg/ml，優選為1～10mg/ml，和/或退火處理的溫度為60～150℃，退火處理的時間為5～20min。

11、進一步地，上述步驟s3中，鈣鈦礦吸收層的制備方式選自旋涂、刮涂和狹縫涂布中的任意一種或多種。

12、應用本發明的技術方案，本申請通過在鈣鈦礦太陽能電池中引入改性氧化鎳空穴傳輸層，能夠顯著提高電池的光電轉換效率和穩定性，避免了氧化鎳與鈣鈦礦直接接觸導致的結構破壞的問題。具體地，通過采用氨乙基取代馬來酰亞胺鹽中的氨基與鈣鈦礦作用，氨乙基取代馬來酰亞胺鹽中的氧與氧化鎳層連接，一方面可以隔絕氧化鎳與鈣鈦礦層的直接接觸，避免氧化鎳對鈣鈦礦的破壞，另一方面起到了鈣鈦礦與氧化鎳的橋接作用，從而增強了二者之間的界面結合，進而提高了電池的光電轉換效率。

技術特征：

1.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽能電池包括依次疊置的基底、改性氧化鎳空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層和電極；

2.根據權利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述氨乙基取代馬來酰亞胺鹽為n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺三氟乙酸鹽和/或所述n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺鹽酸鹽。

3.根據權利要求1或2所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述基底為fto和/或ito。

4.根據權利要求1至3中任一項所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦吸收層為鹵化物鈣鈦礦，所述鹵化物鈣鈦礦的晶體結構的化學式為abx3，其中，a為有機陽離子和/或無機陽離子，b為二價金屬離子，x為鹵素離子；

5.根據權利要求1至4中任一項所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述電極選自金屬電極、導電氧化物透明電極、碳電極和石墨電極中的任意一種或多種。

6.根據權利要求1至5中任一項所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述電子傳輸層的材質選自c60、(6,6)-苯基-c61-丁酸甲酯和二氧化錫中的任意一種或多種。

7.一種權利要求1至6中任一項所述鈣鈦礦太陽能電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述氨乙基取代馬來酰亞胺鹽為n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺三氟乙酸鹽和/或n-(2-氨乙基)馬來酰亞胺鹽酸鹽，所述改性氧化鎳空穴傳輸層的制備方法包括：

9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述溶液中氨乙基取代馬來酰亞胺鹽的質量濃度為0.1～10mg/ml，優選為1～10mg/ml，和/或所述退火處理的溫度為60～150℃，所述退火處理的時間為5～20min。

10.根據權利要求7至9中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述步驟s3中，所述鈣鈦礦吸收層的制備方式選自旋涂、刮涂和狹縫涂布中的任意一種或多種。

技術總結
本發明提供了一種鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法。該鈣鈦礦太陽能電池包括依次疊置的基底、改性氧化鎳空穴傳輸層、鈣鈦礦吸收層、電子傳輸層和電極；其中，改性氧化鎳空穴傳輸層為氨乙基取代馬來酰亞胺鹽修飾的氧化鎳空穴傳輸層。通過在鈣鈦礦太陽能電池中引入改性氧化鎳空穴傳輸層，能夠顯著提高電池的光電轉換效率和穩定性，避免了氧化鎳與鈣鈦礦直接接觸導致的結構破壞的問題。具體地，通過采用氨乙基取代馬來酰亞胺鹽中的氨基與鈣鈦礦作用，氨乙基取代馬來酰亞胺鹽中的氧與氧化鎳層連接，既可以隔絕氧化鎳與鈣鈦礦層的直接接觸，避免氧化鎳對鈣鈦礦的破壞，又起到了鈣鈦礦與氧化鎳的橋接作用，從而提高了電池的光電轉換效率。

技術研發人員：王興濤,張遲,趙志國,秦校軍,石從波,趙東明
受保護的技術使用者：中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24