CN110350093A - 一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用 - Google Patents

一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用，其中吸光层的制备方法为：在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；将半导体吸光材料置于碳对电极层表面后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层；或将半导体吸光材料溶解填充只三层介孔膜结构中，烘干后加热使得该半导体吸光材料达到熔点熔化退火处理。所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。本发明工艺简单、不使用有毒溶剂、环境友好。

Description

一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，更具体地，涉及一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用。
背景技术
太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源，光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，它的开发利用正引起人类前所未有的极大关注。在太阳能的有效利用中，太阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。太阳能电池的研制和开发日益得到重视。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转移反应。材料本身对环境不造成污染；材料便于工业化生产且材料性能稳定。
近年来，太阳能发电技术迅速发展，其中第一代硅太阳能电池已经成功实现了大规模的商业化生产，为替代传统化石能源做出了巨大贡献。但硅电池制备工艺复杂，制备条件苛刻。因此，寻找简单的制备方法和对环境友好的材料是我们现在亟待解决的问题。而引入一种工艺简单的吸光层制备方法是解决当前太阳能电池发展问题的一个重要方法。
目前太阳能电池吸光层制备的工艺有滴涂、旋涂、真空蒸镀、溅射等。然而现有的太阳能电池吸光层制备方法存在工艺复杂、使用重金属污染环境的技术问题。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法及其应用，由此解决现有的太阳能电池吸光层制备方法存在工艺复杂、使用重金属污染环境的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料置于碳对电极层表面后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层；
所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。
进一步地，半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料，所述非金属单质包括硒和碲，所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
进一步地，步骤(2)还包括：将半导体吸光材料置于碳对电极层表面，用载玻片把半导体吸光材料压平，使得半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面，然后进行加热处理。
进一步地，步骤(2)还包括：将半导体吸光材料置于碳对电极层表面，并贴上一层厚度为6μm-10μm的Kapton高温胶带，使得半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面，然后进行加热处理。
按照本发明的另一方面，提供了一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料溶解在溶剂中，滴涂到碳对电极层表面，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，待溶剂蒸发完全后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，使其重新在碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中分散，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层；
所述溶剂为水、乙醇、GBL、DMF、DMSO、水合肼、乙二硫醇、乙二胺中的一种或多种，所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。
进一步地，半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料，所述非金属单质包括硒和碲，所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
按照本发明的另一方面，提供了一种太阳能电池的制备方法，所述制备方法应用熔融法制备太阳能电池的吸光层，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池；
所述半导体吸光材料的熔点小于450℃，所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料，所述非金属单质包括硒和碲，所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
进一步地，衬底为玻璃，所述电荷传输层为TiO2纳米晶膜、ZnO纳米晶膜、BaSnO3纳米晶膜或者SnO2纳米晶膜，所述绝缘层为ZrO2绝缘层、SrTiO3绝缘层、Al2O3绝缘层或者BaTiO3绝缘层。
按照本发明的另一方面，提供了一种太阳能电池的制备方法，所述制备方法应用熔融法制备太阳能电池的吸光层，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料溶解在溶剂中，滴涂到碳对电极层表面，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，待溶剂蒸发完全后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，使其重新在碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中分散，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池；
所述溶剂为水、乙醇、GBL、DMF、DMSO、水合肼、乙二硫醇、乙二胺中的一种或多种，所述半导体吸光材料的熔点小于450℃，所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料，所述非金属单质包括硒和碲，所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
进一步地，衬底为玻璃，所述电荷传输层为TiO2纳米晶膜、ZnO纳米晶膜、BaSnO3纳米晶膜或者SnO2纳米晶膜，所述绝缘层为ZrO2绝缘层、SrTiO3绝缘层、Al2O3绝缘层或者BaTiO3绝缘层。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明基于熔融法制备太阳能电池吸光层避免了一系列复杂的工艺，避免了重金属对环境的污染。直接在碳对电极层滴涂溶液的方法，由于溶剂蒸发留下的空位导致钙钛矿结晶度不高，熔融法将吸光材料直接转移到纳米晶膜中，体积膨胀效应小，可以得到连续结晶性好的吸光层薄膜。
(2)本发明直接将半导体吸光材料置于碳对电极层表面使其熔化，进而得到连续结晶性好的吸光层本。发明将半导体吸光材料溶于溶剂后滴涂在碳对电极层表面，有溶剂存在的时候溶剂蒸发会留下空位，所以要先把溶剂蒸干，然后加热使材料融化，融化后的材料会填充之前溶剂留下的空位，也能得到连续结晶性好的吸光层。
(3)本发明制备太阳能电池时以碳为对电极，取代了贵金属电极，避免了价格高昂的蒸镀设备的使用。且这种结构不需要有机空穴传输层，降低了材料的成本，提高了器件的稳定性。同时利用熔融法制备太阳能电池吸光层，提高吸光层的质量且环境友好、工艺简单，这种低成本，高稳定性的可印刷钙钛矿太阳能电池有着商业化生产的巨大前景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料置于碳对电极层表面后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层；
所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料。非金属单质包括硒和碲。钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
实施例1
(1)在玻璃衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层TiO2纳米晶膜、ZrO2绝缘层和碳对电极层；称取2mg硒粉放置于碳对电极层，用载玻片把粉末压平，分散在尽可能大的碳对电极层活性区域内。
(2)把电池放在可程序升温的热台上，以10℃/min的升温速率升至235℃，保温3h使硒熔化，再以2℃/min的速率降温至200℃，并在200℃退火1h。使得硒达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有硒的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池。
利用上述熔融半导体材料硒作为吸光层的方法，在100mW cm-2模拟太阳光源的测试条件下，得到了的1.2％的光电转化效率。
实施例2
(1)在玻璃衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层SnO2纳米晶膜、BaTiO3绝缘层和碳对电极层；称取2mg碲粉放置于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上，用载玻片把粉末压平，分散在尽可能大的活性区域内。
(2)把电池放在可程序升温的热台上，以10℃/min的升温速率升至235℃，保温1h使硒熔化，再以2℃/min的速率降温至200℃，并在200℃退火1h。使得碲达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有碲的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池。
实施例3
(1)在玻璃衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层TiO2纳米晶膜、ZrO2绝缘层和碳对电极层；
(2)将硒粉溶解在水合肼中，在碳对电极层上滴涂4uL硒的水合肼溶液，使其渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中，70℃加热蒸干溶剂。
(3)把电池放在可程序升温的热台上，以10℃/min的升温速率升至235℃，保温3h使电池中的硒熔化，再以2℃/min的速率降温至200℃，并在200℃退火1h。使得硒达到熔点熔化，在碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中重新分散，将含有硒的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池。
利用上述熔融半导体材料硒作为吸光层的方法，在100mW cm-2模拟太阳光源的测试条件下，得到了的1.2％的光电转化效率。
实施例4
(1)钙钛矿晶体的制备：称取0.25mmol PbI2和0.5mmol β-Me-PEA，加入到3mL HI溶液中，90℃磁力搅拌至固体完全溶解，以2℃/min的速率降至室温。过滤并用乙醚洗涤2-4次。
(2)将β-Me-PEA2PbI4和10wt％β-Me-PEA的氢碘酸盐混合并研磨成粉末。
(3)称取0.5mg上述(2)中的粉末放置于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上并贴上一层8μm厚的Kapton高温胶带。然后将该玻璃片放置于212℃的热台上，覆盖一层预热的玻璃片，粉末熔化变为黄色液体后，将玻璃基底从热台取下自然冷却至室温。
实施例5
(1)钙钛矿晶体的制备：称取0.25mmol PbCl2和0.5mmol 2-F-PEA，加入到3mL HCl溶液中，90℃磁力搅拌至固体完全溶解，以2℃/min的速率降至室温。过滤并用乙醚洗涤2-4次。
(2)将2-F-PEA2PbCl4和10wt％2-F-PEA的氢碘酸盐混合并研磨成粉末。
(3)称取0.5mg上述(2)中的粉末放置于于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上并贴上一层6μm厚的Kapton高温胶带。然后将该玻璃片放置于250℃的热台上，覆盖一层预热的玻璃片，粉末熔化变为黄色液体后，将玻璃基底从热台取下自然冷却至室温。
实施例6
(1)钙钛矿晶体的制备：称取0.25mmol PbBr2和0.5mmol 2-F-PEA，加入到3mL HBr溶液中，90℃磁力搅拌至固体完全溶解，以2℃/min的速率降至室温。过滤并用乙醚洗涤2-4次。
(2)将2-F-PEA2PbBr4和10wt％2-F-PEA的氢碘酸盐混合并研磨成粉末。
(3)称取0.5mg上述(2)中的粉末放置于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上并贴上一层10μm厚的Kapton高温胶带。然后将该玻璃片放置于250℃的热台上，覆盖一层预热的玻璃片，粉末熔化变为黄色液体后，将玻璃基底从热台取下自然冷却至室温。
实施例7
(1)钙钛矿晶体的制备：称取0.25mmol PbI2和0.5mmol β-Me-PEA，加入到3mL HI溶液中，90℃磁力搅拌至固体完全溶解，以2℃/min的速率降至室温。过滤并用乙醚洗涤2-4次。
(2)将β-Me-PEA2PbI4和10wt％β-Me-PEA的氢碘酸盐混合并研磨成粉末。
(3)称取适量上述(2)中的粉末溶解在GBL中，在碳对电极层上滴涂4uL溶液，使其渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中，50℃加热蒸干溶剂。
(4)将上述(3)中的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上贴上一层8μm厚的Kapton高温胶带。然后将该玻璃片放置于212℃的热台上，覆盖一层预热的玻璃片，电池中的钙钛矿粉末熔化变为黄色液体后，将玻璃基底从热台取下自然冷却至室温。
实施例8
(1)在玻璃衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层ZnO纳米晶膜、SrTiO3绝缘层和碳对电极层；称取2mg碲粉放置于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上，用载玻片把粉末压平，分散在尽可能大的活性区域内。
(2)把电池放在可程序升温的热台上，以10℃/min的升温速率升至235℃，保温1h使硒熔化，再以2℃/min的速率降温至200℃，并在200℃退火1h。使得碲达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有碲的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池。
实施例9
(1)在玻璃衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层BaSnO3纳米晶膜、Al2O3绝缘层和碳对电极层；称取2mg碲粉放置于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上，用载玻片把粉末压平，分散在尽可能大的活性区域内。
(2)把电池放在可程序升温的热台上，以10℃/min的升温速率升至235℃，保温1h使硒熔化，再以2℃/min的速率降温至200℃，并在200℃退火1h。使得碲达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有碲的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池。
实施例10
(1)在玻璃衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层BaSnO3纳米晶膜、Al2O3绝缘层和碳对电极层；称取2mg(RNH3)2MnX3n-1放置于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上，用载玻片把粉末压平，分散在尽可能大的活性区域内。
(2)把电池放在可程序升温的热台上，以10℃/min的升温速率升至235℃，保温1h使硒熔化，再以2℃/min的速率降温至200℃，并在200℃退火1h。使得(RNH3)2MnX3n+1达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有(RNH3)2MnX3n+1的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池。其中，R为CH3，M为Pb，X为Cl。
实施例11
实验步骤与实施例10相同，仅仅只是(RNH3)2MnX3n+1不同，R为CH3CH2，M为Sn，X为Br。
实施例12
实验步骤与实施例10相同，仅仅只是(RNH3)2MnX3n+1不同，R为CH3CH2CH2，M为Ge，X为I。
实施例13
实验步骤与实施例10相同，仅仅只是(RNH3)2MnX3n+1不同，R为CH3CH2CH2CH2，M为Bi，X为Cl。
实施例14
实验步骤与实施例10相同，仅仅只是(RNH3)2MnX3n+1不同，R为CnH2n+1，M为Sb，X为Cl。
实施例15
(1)在玻璃衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层BaSnO3纳米晶膜、Al2O3绝缘层和碳对电极层；称取2mg A2MnX3n+1放置于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上，用载玻片把粉末压平，分散在尽可能大的活性区域内。
(2)把电池放在可程序升温的热台上，以10℃/min的升温速率升至235℃，保温1h使硒熔化，再以2℃/min的速率降温至200℃，并在200℃退火1h。使得A2MnX3n+1达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有A2MnX3n+1的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池。其中，A为CH3NH3，M为Pb，X为I。
实施例16
实验步骤与实施例15相同，仅仅只是A2MnX3n+1不同，A为PEA，M为Sb，X为Cl。
实施例17
实验步骤与实施例15相同，仅仅只是A2MnX3n+1不同，A为2-F-PEA，M为Sb，X为Cl。
实施例18
实验步骤与实施例15相同，仅仅只是A2MnX3n+1不同，A为3-F-PEA、4-F-PEA，M为Sb，X为Cl。
实施例19
实验步骤与实施例15相同，仅仅只是A2MnX3n+1不同，A为5FPEA，M为Sb，X为Cl。
实施例20
实验步骤与实施例15相同，仅仅只是A2MnX3n+1不同，A为2-BrPEA，M为Sb，X为Cl。
实施例21
实验步骤与实施例15相同，仅仅只是A2MnX3n+1不同，A为4-BrPEA，M为Sb，X为Cl。
实施例22
(1)在玻璃衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层BaSnO3纳米晶膜、Al2O3绝缘层和碳对电极层；称取2mg(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y放置于印刷制备好的基于碳对电极介观太阳能电池的碳层活性区域上，用载玻片把粉末压平，分散在尽可能大的活性区域内。
(2)把电池放在可程序升温的热台上，以10℃/min的升温速率升至235℃，保温1h使硒熔化，再以2℃/min的速率降温至200℃，并在200℃退火1h。使得(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池。其中，A2为4-BrPEA，M为Ge，X2为Cl，x＝0，y＝0。
实施例23
实验步骤与实施例22相同，仅仅只是(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y不同，A1为3-ClPEA，M为Pb，X1为Br，x＝1，y＝3。
实施例24
实验步骤与实施例22相同，仅仅只是(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y不同，A1和A2为4-ClPEA，M为Sb，X1和X2为Br，x＝0.5，y＝2。
实施例25
实验步骤与实施例22相同，仅仅只是(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y不同，A1和A2为4-MeO-PEA，M为Sn，X1和X2为I，x＝0.7，y＝1。
本发明中，A1、A2、M、X1和X2并不限于上述实施例中的类型，其可以具有多种变形或替换，实际上一般只需要满足A1为一价有机或无机阳离子，A2为一价有机或无机阳离子，B为二价金属阳离子，X1或X2为一价阴离子即可。例如A1或A2可以是CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的其中一种或几种的混合。M可以为Pb、Sn、Ge、Bi、Sb中的至少一种，X1或X2为一价阴离子，优选是Cl、Br、I中的至少一种。
相应地，作为优选的实施例，A也可以替换为RNH3，R可以是CH3，CH3CH2，CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2、CnH2n+1等，但本发明中并不限于此。
其中x和y的取值范围也并不限于上述实施例中的具体值，实际上只要满足0≤x≤1，0≤y≤3即可，其具体取值可以根据实际需要进行具体选择。相应地，在制备上述吸光层材料时，其各种成分的取值也并不限于上述实施例中的具体数值，例如关于钙钛矿晶体制备时各成分的添加比例范围，其用量及比例均可以根据具体确定的x、y的取值及相应的原子配比关系具体确定。
上述各实施例中，制备中的烘干温度可以选择为200℃到300℃之间。
本发明的上述吸光层材料，其具有很好的低温可熔性和良好光电性能，其可以广泛应用于各光电材料领域，不仅仅局限于太阳能电池的制备，还可应用于光电探测器等其它电子元器件中。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，其特征在于，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料置于碳对电极层表面后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层；
所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。
2.如权利要求1所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，其特征在于，所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料，所述非金属单质包括硒和碲，所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
3.如权利要求1所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括：将半导体吸光材料置于碳对电极层表面，用载玻片把半导体吸光材料压平，使得半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面，然后进行加热处理。
4.如权利要求1所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括：将半导体吸光材料置于碳对电极层表面，并贴上一层厚度为6μm-10μm的Kapton高温胶带，使得半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面，然后进行加热处理。
5.一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，其特征在于，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料溶解在溶剂中，滴涂到碳对电极层表面，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，待溶剂蒸发完全后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，使其重新在碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中分散，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层；
所述溶剂为水、乙醇、GBL、DMF、DMSO、水合肼、乙二硫醇、乙二胺中的一种或多种，所述半导体吸光材料的熔点小于450℃。
6.如权利要求5所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法，其特征在于，所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料，所述非金属单质包括硒和碲，所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
7.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法应用熔融法制备太阳能电池的吸光层，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料均匀分散在碳对电极层表面后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池；
所述半导体吸光材料的熔点小于450℃，所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料，所述非金属单质包括硒和碲，所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1-xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-C1PEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
8.如权利要求7所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法的应用，其特征在于，所述衬底为玻璃，所述电荷传输层为TiO2纳米晶膜、ZnO纳米晶膜、BaSnO3纳米晶膜或者SnO2纳米晶膜，所述绝缘层为ZrO2绝缘层、SrTiO3绝缘层、Al2O3绝缘层或者BaTiO3绝缘层。
9.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法应用熔融法制备太阳能电池的吸光层，包括：
(1)在衬底上依次制备透明导电层、电荷传输层、绝缘层和碳对电极层；
(2)将半导体吸光材料溶解在溶剂中，滴涂到碳对电极层表面，进而依次渗透进入碳对电极层、绝缘层和电荷传输层，待溶剂蒸发完全后，通过加热使得半导体吸光材料达到熔点熔化，使其重新在碳对电极层、绝缘层和电荷传输层中分散，将含有半导体吸光材料的电荷传输层作为太阳能电池的吸光层，得到太阳能电池；
所述溶剂为水、乙醇、GBL、DMF、DMSO、水合肼、乙二硫醇、乙二胺中的一种或多种，所述半导体吸光材料的熔点小于450℃，所述半导体吸光材料为非金属单质或者钙钛矿基材料，所述非金属单质包括硒和碲，所述钙钛矿基材料包括(RNH3)2MnX3n+1、A2MnX3n+1和(A1)x(A2)1- xM(X1)y(X2)3-y，其中，R为CH3、CH3CH2、CH3CH2CH2、CH3CH2CH2CH2或者CnH2n+1，A、A1和A2为CH3NH3、PEA、2-F-PEA、3-F-PEA、4-F-PEA、5FPEA、2-BrPEA、4-BrPEA、3-ClPEA、4-ClPEA、2，4-ClPEA、NEA、β-Me-PEA、R-β-Me-PEA、S-β-Me-PEA、3-MeO-PEA、4-MeO-PEA中的一种或多种，M为Pb、Sn、Ge、Bi或者Sb，X、X1和X2为Cl、Br或者I，0≤x≤1，0≤y≤3。
10.如权利要求9所述的一种基于熔融法制备太阳能电池吸光层的方法的应用，其特征在于，所述衬底为玻璃，所述电荷传输层为TiO2纳米晶膜、ZnO纳米晶膜、BaSnO3纳米晶膜或者SnO2纳米晶膜，所述绝缘层为ZrO2绝缘层、SrTiO3绝缘层、Al2O3绝缘层或者BaTiO3绝缘层。
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