本發(fā)明涉及鈣鈦礦電池，具體而言，涉及一種空穴傳輸材料、空穴傳輸層及其制備方法和鈣鈦礦電池。

背景技術(shù)：

1、反式鈣鈦礦太陽能電池(ipvscs)的優(yōu)勢(shì)包括工藝簡(jiǎn)單、可低溫成膜、回滯少、穩(wěn)定、易于實(shí)現(xiàn)柔性化，適合與傳統(tǒng)晶硅太陽電池兼容實(shí)現(xiàn)疊層器件，因此，其具有很高的商業(yè)化前景，備受關(guān)注。

2、鈣鈦礦太陽能電池中的空穴傳輸材料(htm)主要有聚對(duì)苯撐乙烯類、聚噻吩類、聚硅烷類、三苯甲烷類等，近些年來，研究者們一直在設(shè)計(jì)開發(fā)低成本、高性能的空穴傳輸材料。常規(guī)的空穴傳輸材料與襯底之間的結(jié)合能力差，導(dǎo)致空穴傳輸層的界面穩(wěn)定性弱，進(jìn)而影響了鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

3、自組裝材料具有成本低、與柔性基板相容、帶隙可調(diào)、透光率高等多重優(yōu)點(diǎn)，被應(yīng)用于制備空穴傳輸層的研究當(dāng)中。但現(xiàn)有技術(shù)中應(yīng)用自組裝材料制備空穴傳輸層具有容易局部形成多分子層、膜層界面穩(wěn)定性差的缺陷。

4、因此，如何獲得一種可與襯底形成穩(wěn)定結(jié)合并易于形成單分子膜層結(jié)構(gòu)、可提高空穴傳輸層的界面穩(wěn)定性的空穴傳輸材料，對(duì)推進(jìn)鈣鈦礦太陽電池的發(fā)展至關(guān)重要。

5、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種空穴傳輸材料，其具有的多個(gè)si-x鍵跟襯底氧化物的-oh可形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵結(jié)合，可提高空穴傳輸層的界面穩(wěn)定性，進(jìn)而有利于提高進(jìn)而提高鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性，提高其光電轉(zhuǎn)化效率。

2、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種所述的空穴傳輸材料的制備方法，該方法簡(jiǎn)單易行。

3、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種空穴傳輸層的制備方法。

4、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種空穴傳輸層。

5、本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種鈣鈦礦電池。

6、為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

7、本發(fā)明的空穴傳輸材料，其通式為x3si-g-r；該通式中，x為鹵素；g為或苯環(huán)。

8、基團(tuán)r選自結(jié)構(gòu)(ⅰ)或結(jié)構(gòu)(ⅱ)：

9、結(jié)構(gòu)(ⅰ)為

10、結(jié)構(gòu)(ⅱ)為

11、結(jié)構(gòu)(ⅰ)中的**和結(jié)構(gòu)(ⅱ)中的*分別表示與所述g的連接位點(diǎn)。

12、本發(fā)明中的上述空穴傳輸材料具有多個(gè)si-x鍵，與襯底氧化物中的羥基可形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵結(jié)合，其具備較低溫度下的飽和蒸汽壓，適合分子層沉積制備反式鈣鈦礦太陽電池，可提高空穴傳輸層的界面穩(wěn)定性，進(jìn)而可提高進(jìn)而提高鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性，提高其光電轉(zhuǎn)化效率及安全性。

13、如上所述的空穴傳輸材料的制備方法，包括以下步驟：

14、將二苯胺母核源和/或三苯胺母核源與six源、催化劑形成的混合體系進(jìn)行熱處理，以得到空穴傳輸材料。

15、本發(fā)明中的空穴傳輸材料的制備方法，簡(jiǎn)單易行，得到的空穴傳輸材料具備較低溫度下的飽和蒸汽壓，空穴傳輸材料中的多個(gè)si-x鍵跟基底氧化物的-oh可形成化學(xué)鍵合，形成穩(wěn)定多錨定，進(jìn)而可提高界面的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

16、如上所述的空穴傳輸層的制備方法，包括以下步驟：

17、通過分子層沉積方式，將空穴傳輸材料沉積于具有多羥基結(jié)構(gòu)的襯底表面，形成具有單分子層的空穴傳輸層。

18、本發(fā)明充分利用分子層沉積成膜技術(shù)精確控制自組裝分子sam-htm形成均勻性的單分子層薄膜，多鹵代sams空穴傳輸材料可在較低溫度下氣化，通過氣態(tài)氛圍發(fā)生化學(xué)鍵合實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控多鹵代sam-htm材料單分子在基底氧化物表面覆蓋的密度和堆積，精確調(diào)控多鹵代sams材料單分子層和基底氧化物的結(jié)合能力，避免空洞，進(jìn)而避免鈣鈦礦電池短路或增加串聯(lián)電阻，利于鈣鈦礦電池的電壓和填充。

19、一種空穴傳輸層，由所述的空穴傳輸層的制備方法制備得到。

20、本發(fā)明的空穴傳輸層中，多鹵代sam空穴傳輸材料的錨定基團(tuán)跟基底氧化物的-oh可形成化學(xué)鍵結(jié)合，形成均勻、致密、有序的單分子層，具有適宜的表面覆蓋密度及堆積，以避免空洞，避免鈣鈦礦電池短路或增加串聯(lián)電阻，可通過產(chǎn)生界面偶極矩誘導(dǎo)空穴萃取提高電荷選擇能力，提高鈣鈦礦電池的電壓和填充性能。

21、一種鈣鈦礦電池，包括所述的空穴傳輸層。

22、本發(fā)明的空穴傳輸材料制備得到的鈣鈦礦電池具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，光電轉(zhuǎn)化效率高，安全性能好。

23、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

24、(1)本發(fā)明的空穴傳輸材料，以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、空穴傳輸特性好的二/三苯胺單元為分子母體，通過對(duì)二/三苯胺與鈣鈦礦接觸界面處進(jìn)行官能團(tuán)調(diào)控，增強(qiáng)材料的空穴傳輸和界面鈍化特性，減少界面處能量損失，以直鏈或苯環(huán)增強(qiáng)分子堆積和空穴傳輸性能，以鹵代硅為錨定基團(tuán)，實(shí)現(xiàn)sam-htl在基底表面的自組裝，減少材料用量，提高界面穩(wěn)定性。

25、(2)本發(fā)明充分利用分子層沉積(mld)的成膜技術(shù)精確控制自組裝分子sam-htm形成均勻性的單分子層薄膜，多鹵代sams空穴傳輸材料可在較低溫度下氣化，通過氣態(tài)氛圍發(fā)生化學(xué)鍵合實(shí)現(xiàn)精確調(diào)控多鹵代sam-htm材料單分子在基底氧化物表面覆蓋的密度和堆積，精確調(diào)控多鹵代sams材料單分子層和基底氧化物的結(jié)合能力，避免空洞，進(jìn)而避免鈣鈦礦電池短路或增加串聯(lián)電阻，利于鈣鈦礦電池的電壓和填充。

26、(3)本發(fā)明的空穴傳輸材料制備得到的鈣鈦礦電池具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，高光電轉(zhuǎn)化效率，高安全性能。

技術(shù)特征：

1.一種空穴傳輸材料，其特征在于，所述空穴傳輸材料具有以下通式：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空穴傳輸材料，其特征在于，，包含以下特征(1)至(4)中的至少一種：

3.一種根據(jù)權(quán)利要求1～2中任一項(xiàng)所述的空穴傳輸材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空穴傳輸材料的制備方法，其特征在于，包含以下特征(1)至(5)中的至少一種：

5.一種空穴傳輸層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空穴傳輸層的制備方法，其特征在于，所述襯底經(jīng)過預(yù)處理，所述預(yù)處理包括：將待處理所述襯底依次在水、玻璃清洗液、丙酮和異丙醇中進(jìn)行超聲處理，干燥后采用臭氧處理，所述超聲處理的時(shí)間為10～20min，所述臭氧處理的時(shí)間為10～20min。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的空穴傳輸層的制備方法，其特征在于，所述分子層沉積方式的等離子體射頻頻率為10～30khz，沉積時(shí)間為2～5s。

8.一種空穴傳輸層，其特征在于，由權(quán)利要求5～7中任一項(xiàng)所述的空穴傳輸層的制備方法制備得到。

9.一種鈣鈦礦電池，其特征在于，包括權(quán)利要求8所述的空穴傳輸層。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦電池，其特征在于，所述鈣鈦礦電池還包括鈣鈦礦層、電子傳輸層和電極層；所述空穴傳輸層遠(yuǎn)離所述襯底的表面依次層疊設(shè)置所述鈣鈦礦層、所述電子傳輸層和所述電極層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鈣鈦礦電池技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種空穴傳輸材料、空穴傳輸層及其制備方法和鈣鈦礦電池。本發(fā)明的空穴傳輸材料，具有通式X<subgt;3</subgt;Si?G?R；其中，X選自鹵素，G選自或苯環(huán)；R選自結(jié)構(gòu)(Ⅰ)或結(jié)構(gòu)(Ⅱ)。本發(fā)明中的空穴傳輸材料具有的多個(gè)Si?X鍵，跟襯底氧化物中的羥基可形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵結(jié)合，其具備較低溫度下的飽和蒸汽壓，適合分子層沉積制備反式鈣鈦礦太陽電池；該空穴傳輸材料可提高空穴傳輸層的界面穩(wěn)定性，進(jìn)而提高鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性，提高其光電轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張偉明,楊威,巴前凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海盛劍科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9