一种界面阻隔材料及其制备方法、多层钙钛矿太阳能电池技术

本发明专利技术提供了一种界面阻隔材料及其制备方法、多层钙钛矿太阳能电池，该界面阻隔材料的制备方法，包括：将单体A、单体B和引发剂溶于溶剂中，于95～105℃下发生聚合反应。本发明专利技术的界面阻隔材料为网状聚合物，将该界面阻隔材料引入多层钙钛矿薄膜中，可抑制钙钛矿层与层之间的离子迁移；本发明专利技术的多层钙钛矿太阳能电池，在任意相邻两个钙钛矿层之间设置界面阻隔层，设置的界面阻隔层可以抑制钙钛矿层与层之间的离子迁移，而多层钙钛矿可以结合不同类型不同组分钙钛矿的优点，例如窄带隙钙钛矿的近红外吸收、宽带隙二维钙钛矿的湿稳和热稳等优点，从而实现高效稳定器件的制备。从而实现高效稳定器件的制备。从而实现高效稳定器件的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种界面阻隔材料及其制备方法、多层钙钛矿太阳能电池
[0001]本专利技术涉及太阳能光电器件
，尤其涉及一种界面阻隔材料及其制备方法、多层钙钛矿太阳能电池。

技术介绍

[0002]近年来，钙钛矿太阳电池作为第三代半导体器件一直备受关注，研究浪潮也席卷全球。目前单结钙钛矿太阳能电池的最高效率已达到25.5％，但由于热损失和非辐射复合损失的存在，光电转换效率的发展慢慢进入了瓶颈期，无法突破理论肖特基极限效率。并且保持着最高效率的三维钙钛矿在持续光照、高湿和高温等环境中容易降解使得器件效率急速下降。这些因素都阻挡着钙钛矿太阳能电池实现商业化。进一步提高器件的效率和稳定性是当今钙钛矿太阳能电池的发展趋势。不同类型不同组分的钙钛矿具有不同的性质，比如窄带隙钙钛矿能够吸收近红外范围的光，宽带隙的钙钛矿则更倾向于吸收短波长的光；三维钙钛矿的载流子传输快、器件效率高，而二维钙钛矿的湿稳定性和热稳定性好。将这些钙钛矿有机结合在一个器件里制备成多层钙钛矿太阳能电池，就能结合它们的优点得到更高效稳定的器件。然而，钙钛矿层之间容易发生离子迁移而无法长期保持固定的组分。
[0003]基于目前的钙钛矿太阳能电池存在的缺陷，有必要对此进行改进。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出了一种界面阻隔材料及其制备方法、多层钙钛矿太阳能电池，以解决现有技术中存在的技术问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种界面阻隔材料的制备方法，包括以下步骤：将单体A、单体B和引发剂溶于溶剂中，于95～105℃下发生聚合反应即得界面阻隔材料；
[0006]其中，所述单体A的结构式包括以下中的一种：
[0007][0008]所述R1、R2、R3、R4中至少有一个含有烯烃，所述R为烯烃类衍生物；
[0009]所述单体B的化学式为所述R5为多支链烯烃。
[0010]优选的是，所述的界面阻隔材料的制备方法，所述引发剂包括有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂中的至少一种，所述溶剂包括乙酸乙酯、氯苯、异丙醇中的至少一种；
[0011]所述单体A的结构式为
[0012]所述单体B的结构式为
[0013]第二方面，本专利技术还提供了一种界面阻隔材料，采用所述的制备方法制备得到。
[0014]第三方面，本专利技术还提供了一种多层钙钛矿太阳能电池，包括：
[0015]基底；
[0016]第一传输层，位于所述基底上端面；
[0017]多个钙钛矿层，位于所述第一传输层上方，最下方所述的钙钛矿层位于所述第一传输层上端面，任意相邻两个钙钛矿层之间均设有界面阻隔层，所述界面阻隔层的上下端面分别与所述钙钛矿层端面相贴合；
[0018]第二传输层，位于最上方所述的钙钛矿层上端面；
[0019]对电极层，位于所述第二传输层上端面；
[0020]其中，所述界面阻隔层的制备方法为：将所述的单体A、单体B和引发剂溶于溶剂中，得到前驱液，再将前驱液旋涂至钙钛矿层上，于95～105℃下发生聚合反应即得界面阻隔层。
[0021]优选的是，所述的多层钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿层包括三维钙钛矿、二维钙钛矿、一维钙钛矿中的任一种。
[0022]优选的是，所述的多层钙钛矿太阳能电池，当所述第一传输层为电子传输层时，所述第二传输层为空穴传输层；
[0023]当所述第一传输层为空穴传输层时，所述第二传输层为电子传输层。
[0024]优选的是，所述的多层钙钛矿太阳能电池，所述电子传输层材料包括氧化锡、[6,6]‑
苯基
‑
C
61
‑
丁酸异甲酯、氧化钛、氧化锌、氧化锆、石墨烯及其衍生物中的任一种。
[0025]优选的是，所述的多层钙钛矿太阳能电池，所述空穴传输层材料包括聚双(4
‑
苯基)(2，4，6
‑
三甲基苯基)胺、2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9'
‑
螺二芴、聚3，4
‑
乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸盐、聚3
‑
己基噻吩、氧化镍、氧化钼中的任一种。
[0026]优选的是，所述的多层钙钛矿太阳能电池，所述对电极层的材料包括Al、Ag、Au、Mo、C中的至少一种。
[0027]优选的是，所述的多层钙钛矿太阳能电池，所述基底为透明导电基底，所述透明导电基底包括ITO或FTO。
[0028]本专利技术的一种界面阻隔材料及其制备方法、多层钙钛矿太阳能电池相对于现有技术具有以下有益效果：
[0029](1)本专利技术的界面阻隔材料的制备方法，单体A和单体B在引发剂作用下发生为烯
烃热缩合聚合反应，生成的界面阻隔材料为网状聚合物，将该界面阻隔材料引入多层钙钛矿薄膜中，可抑制钙钛矿层与层之间的离子迁移，从而可以实现高效稳定器件的制备；
[0030](2)本专利技术的多层钙钛矿太阳能电池，包括多个钙钛矿层，且在任意相邻两个钙钛矿层之间设置界面阻隔层，设置的界面阻隔层可以抑制钙钛矿层与层之间的离子迁移，而多层钙钛矿可以结合不同类型不同组分钙钛矿的优点，例如窄带隙钙钛矿的近红外吸收、宽带隙二维钙钛矿的湿稳和热稳等优点，从而实现高效稳定器件的制备。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为本专利技术的多层钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0033]图2为本专利技术在三维钙钛矿/界面阻隔层上蒸镀了不同厚度碘化铅的扫描电子显微镜(SEM)图；
[0034]图3为本专利技术实施例1中三维钙钛矿/界面阻隔层/40nm二维钙钛矿的SEM表面形貌图；
[0035]图4(a)为本专利技术对比例1中的FTO/氧化锡/三维钙钛矿/2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9'
‑
螺二芴的SEM截面图，(b)为本专利技术实施例1中的FTO/氧化锡/三维钙钛矿/界面阻隔层/40nm二维钙钛矿/2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9'
‑
螺二芴的SEM截面图；
[0036]图5为本专利技术三维钙钛矿/界面阻隔层/不同厚度二维钙钛矿薄膜的X射线衍射(XRD)图谱；
[0037]图6为本专利技术实施例1中制备得到的多层钙钛矿太阳能电池以及对比例1中制备得到的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率(PCE)图；
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面阻隔材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将单体A、单体B和引发剂溶于溶剂中，于95～105℃下发生聚合反应即得界面阻隔材料；其中，所述单体A的结构式包括以下中的一种：所述R1、R2、R3、R4中至少有一个含有烯烃，所述R为烯烃类衍生物；所述单体B的化学式为所述R5为多支链烯烃。2.如权利要求1所述的界面阻隔材料的制备方法，其特征在于，所述引发剂包括有机过氧化物引发剂、无机过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂中的至少一种，所述溶剂包括乙酸乙酯、氯苯、异丙醇中的至少一种；所述单体A的结构式为所述单体B的结构式为3.一种界面阻隔材料，其特征在于，采用如权利要求1或2所述的制备方法制备得到。4.一种多层钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：基底；第一传输层，位于所述基底上端面；多个钙钛矿层，位于所述第一传输层上方，最下方所述的钙钛矿层位于所述第一传输层上端面，任意相邻两个钙钛矿层之间均设有界面阻隔层，所述界面阻隔层的上下端面分别与所述钙钛矿层端面相贴合；第二传输层，位于最上方所述的钙钛矿层上端面；对电极层，位于所述第二传输层上端面；其中，所述界面阻隔层的制备方法为：将权利要求1或2中所述的单体A、单体B和引发剂溶于溶剂中，得到前驱液，再将前驱液旋涂至钙钛矿层上，于95～105℃下退火发生聚合反应即得界面阻隔层。
5.如权利要求4所述的多层钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿层包括三维钙钛矿、二维钙钛矿、一...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雄，李唯西，荣耀光，罗龙，曾海鹏，李琳，郑鑫，张书晶，郭锐，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：