本申請涉及光伏，特別是涉及一種鈣鈦礦前驅體溶液、鈣鈦礦薄膜及其制備方法、鈣鈦礦電池與光伏組件。

背景技術：

1、鈣鈦礦太陽能電池（perovskite?solar?cells,?pscs）自2012年以來，已在太陽能技術領域內得到了快速發展，并表現出了極大的應用潛力。由于其獨特的光電特性、較高的光電轉換效率以及低材料成本，pscs在光伏領域逐漸成為硅基太陽能電池的強大替代者。鈣鈦礦太陽能電池中的鈣鈦礦薄膜層通常采用溶液法制備，將鈣鈦礦前驅體溶液制成濕膜后，還需對濕膜進行退火處理。然而，傳統的鈣鈦礦前驅體溶液通常需要超過150℃的退火溫度，這種高溫工藝限制了塑料柔性基底等對溫度敏感的材料的應用，也增加了制造過程中的能源消耗和生產成本。

2、因此，有必要對傳統技術進行改進。

技術實現思路

1、基于此，本申請提供了一種可在較低溫度下進行退火處理，且光電轉換效率較高的鈣鈦礦前驅體溶液、鈣鈦礦薄膜及其制備方法、鈣鈦礦電池與光伏組件。

2、本申請解決上述技術問題的技術方案如下。

3、本申請一方面提供了一種鈣鈦礦前驅體溶液，包括鈣鈦礦前驅體組分、第一溶劑、第二溶劑和第三溶劑，所述第一溶劑包括二乙氧基甲烷，所述第二溶劑包括酯類溶劑、酰胺類溶劑、巰基醇類溶劑和腈類溶劑中的至少一種，所述第三溶劑包括亞砜類溶劑和酮類溶劑中的至少一種。

4、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述第一溶劑、所述第二溶劑與所述第三溶劑的體積比為0.5~5:1:0.05~2.5。

5、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述第一溶劑與所述第二溶劑的體積比為1~5:1。

6、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述第三溶劑與所述第一溶劑的體積比為0.1~0.5:1。

7、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述酯類溶劑包括自碳原子數為3~8的內酯類溶劑；可選地，所述酯類溶劑包括γ-丁內酯；和/或，

8、所述酰胺類溶劑包括n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的至少一種；和/或，

9、所述巰基醇類溶劑包括2-巰基乙醇；和/或，

10、所述腈類溶劑包括乙腈。

11、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述亞砜類溶劑包括二甲基亞砜、甲基苯基亞砜和四亞甲基亞砜中的至少一種；和/或，

12、所述酮類溶劑包括n-甲基吡咯烷酮和1,3-二甲基-2-咪唑啉酮中的至少一種。

13、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述鈣鈦礦前驅體組分包括一價陽離子化合物和二價陽離子化合物；可選地，所述一價陽離子化合物包括一價有機陽離子化合物和一價堿金屬化合物中的至少一種；和/或，

14、所述二價陽離子化合物中的二價陽離子包括pb2+、sn2+、cu2+和ge2+中的至少一種；和/或，

15、所述二價陽離子化合物中的陰離子包括f-、cl-、br、i-、bf4-、pf6-和scn-中的至少一種。

16、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述一價有機陽離子化合物中的一價有機陽離子包括有機胺離子和有機脒離子中的至少一種；可選地，所述有機胺離子包括ch3nh3+和ch3(ch2)nnh3+中的至少一種，所述有機脒離子包括hc(nh2)2+、c2h7n2+和c6h5(ch2)n·nh3+中的至少一種，其中，n為1~3的整數；和/或，

17、所述一價堿金屬化合物中的堿金屬離子包括li+、na+、k+、rb+和cs+中的至少一種；和/或，

18、所述一價有機陽離子化合物中的陰離子和所述一價堿金屬化合物中的陰離子分別獨立地包括f-、cl-、br、i-、bf4-、pf6-和scn-中的至少一種。

19、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述一價陽離子化合物包括碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、溴化甲胺、氯化甲胺和碘化銫中的至少一種；和/或，

20、所述二價陽離子化合物包括碘化鉛、碘化錫、溴化鉛和溴化錫中的至少一種。

21、在其中一些實施例中，鈣鈦礦前驅體溶液中，所述鈣鈦礦前驅體溶液中所述鈣鈦礦前驅體組分的濃度為0.3?mmol/ml~3?mmol/ml。

22、本申請一方面提供了一種鈣鈦礦前驅體溶液的制備方法，包括以下步驟：

23、將鈣鈦礦前驅體組分、第一溶劑、第二溶劑和第三溶劑混合，制備鈣鈦礦前驅體溶液；所述第一溶劑包括二乙氧基甲烷，所述第二溶劑包括酯類溶劑、酰胺類溶劑、巰基醇類溶劑和腈類溶劑中的至少一種，所述第三溶劑包括亞砜類溶劑和酮類溶劑中的至少一種。

24、本申請一方面提供了一種鈣鈦礦薄膜，采用上述鈣鈦礦前驅體溶液或上述制備方法制得的鈣鈦礦前驅體溶液制得。

25、本申請一方面提供了一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，包括以下步驟：

26、將上述鈣鈦礦前驅體溶液或上述制備方法制得的鈣鈦礦前驅體溶液制成濕膜；

27、將所述濕膜進行退火處理，得到所述鈣鈦礦薄膜。

28、在其中一些實施例中，鈣鈦礦薄膜的制備方法中，所述退火處理的溫度為80℃~100℃。

29、本申請一方面提供了一種鈣鈦礦電池，包括依次層疊設置的第一電極、上述鈣鈦礦薄膜或上述制備方法制備的鈣鈦礦薄膜及第二電極。

30、本申請一方面提供了一種光伏組件，包括上述鈣鈦礦電池。

31、與現有技術相比較，本申請的鈣鈦礦前驅體溶液具有如下有益效果：

32、本申請的鈣鈦礦前驅體溶液，包括鈣鈦礦前驅體組分、第一溶劑、第二溶劑和第三溶劑，第一溶劑包括二乙氧基甲烷，第二溶劑包括酯類溶劑、酰胺類溶劑、巰基醇類溶劑和腈類溶劑中的至少一種，第三溶劑包括亞砜類溶劑和酮類溶劑中的至少一種；在第二溶劑和第三溶劑的基礎上進一步配合低極性二乙氧基甲烷，有效提升鈣鈦礦前驅體組分在鈣鈦礦前驅體溶液中的分散性，促進鈣鈦礦晶體在低溫條件下生長，使鈣鈦礦前驅體組分在較低溫度下退火即可形成較好的結晶結構，且可有效減少鈣鈦礦前驅體溶液所形成的鈣鈦礦薄膜中的晶界缺陷，有效提高鈣鈦礦薄膜的均勻性與穩定性，從而有效提高器件的光電轉換效率。

33、本申請的鈣鈦礦前驅體溶液，所需的退火溫度較低，能夠應用于柔性基底上，為柔性太陽能電池的發展提供了新的可能；同時可以減少能源消耗，從而降低了生產成本。

技術特征：

1.一種鈣鈦礦前驅體溶液，其特征在于，包括鈣鈦礦前驅體組分、第一溶劑、第二溶劑和第三溶劑，所述第一溶劑包括二乙氧基甲烷，所述第二溶劑包括酯類溶劑、酰胺類溶劑、巰基醇類溶劑和腈類溶劑中的至少一種，所述第三溶劑包括亞砜類溶劑和酮類溶劑中的至少一種。

2.如權利要求1所述的鈣鈦礦前驅體溶液，其特征在于，所述第一溶劑、所述第二溶劑與所述第三溶劑的體積比為0.5~5:1:0.05~2.5。

3.如權利要求2所述的鈣鈦礦前驅體溶液，其特征在于，所述第一溶劑與所述第二溶劑的體積比為1~5:1；和/或，

4.如權利要求1~3任一項所述的鈣鈦礦前驅體溶液，其特征在于，所述酯類溶劑包括自碳原子數為3~8的內酯類溶劑；可選地，所述酯類溶劑包括γ-丁內酯；和/或，

5.如權利要求1~3任一項所述的鈣鈦礦前驅體溶液，其特征在于，所述鈣鈦礦前驅體組分包括一價陽離子化合物和二價陽離子化合物；可選地，所述一價陽離子化合物包括一價有機陽離子化合物和一價堿金屬化合物中的至少一種；和/或，

6.如權利要求5所述的鈣鈦礦前驅體溶液，其特征在于，所述一價有機陽離子化合物中的一價有機陽離子包括有機胺離子和有機脒離子中的至少一種；可選地，所述有機胺離子包括ch3nh3+和ch3(ch2)nnh3+中的至少一種，所述有機脒離子包括hc(nh2)2+、c2h7n2+和c6h5(ch2)n·nh3+中的至少一種，其中，n為1~3的整數；和/或，

7.如權利要求5所述的鈣鈦礦前驅體溶液，其特征在于，所述一價陽離子化合物包括碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、溴化甲胺、氯化甲胺和碘化銫中的至少一種；和/或，

8.如權利要求1~3、6~7任一項所述的鈣鈦礦前驅體溶液，其特征在于，所述鈣鈦礦前驅體溶液中所述鈣鈦礦前驅體組分的濃度為0.3?mmol/ml~3?mmol/ml。

9.一種鈣鈦礦前驅體溶液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.一種鈣鈦礦薄膜，其特征在于，采用如權利要求1~8任一項所述的鈣鈦礦前驅體溶液或如權利要求9所述的制備方法制得的鈣鈦礦前驅體溶液制得。

11.一種鈣鈦礦薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

12.如權利要求11所述的鈣鈦礦薄膜的制備方法，其特征在于，所述退火處理的溫度為80℃~100℃。

13.一種鈣鈦礦電池，其特征在于，包括依次層疊設置的第一電極、如權利要求11所述的鈣鈦礦薄膜或如權利要求11~12任一項所述的制備方法制備的鈣鈦礦薄膜及第二電極。

14.一種光伏組件，其特征在于，包括如權利要求13所述的鈣鈦礦電池。

技術總結
本申請涉及一種鈣鈦礦前驅體溶液、鈣鈦礦薄膜及其制備方法、鈣鈦礦電池與光伏組件。鈣鈦礦前驅體溶液，包括鈣鈦礦前驅體組分、第一溶劑、第二溶劑和第三溶劑，第一溶劑包括二乙氧基甲烷，第二溶劑包括酯類溶劑、酰胺類溶劑、巰基醇類溶劑和腈類溶劑中的至少一種，第三溶劑包括亞砜類溶劑和酮類溶劑中的至少一種。在第二溶劑和第三溶劑的基礎上進一步配合低極性二乙氧基甲烷，有效提升鈣鈦礦前驅體組分在鈣鈦礦前驅體溶液中的分散性，促進鈣鈦礦晶體在低溫條件下生長，使鈣鈦礦前驅體組分在較低溫度下退火即可形成較好的結晶結構，且可有效提高鈣鈦礦薄膜的均勻性與穩定性，從而有效提高器件的光電轉換效率。

技術研發人員：陳開鵬
受保護的技術使用者：天合光能股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28