空穴传输层及其制备方法、太阳能电池及其制备方法技术

本公开提供一种空穴传输层及其制备方法、太阳能电池及其制备方法，其中，空穴传输层的制备方法包括：S1，将2，2

【技术实现步骤摘要】
空穴传输层及其制备方法、太阳能电池及其制备方法


[0001]本公开涉及钙钛矿太阳能电池
，具体涉及一种快速氧化Spiro空穴传输层及其制备方法、钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池自2009年专利技术，由于其制备成本低廉，沉积方法简单，光电效率高等一系列优势，其发展十分迅速。目前，钙钛矿太阳能电池的最高效率已经达25％以上，已经成为新一代光伏中最有可能商业化的技术。对于实现超高效率的钙钛矿太阳能电池，空穴传输材料2，2
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，7，7
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四[N，N
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二(4
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甲氧基苯基)氨基]‑
9，9
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螺二芴(简称为Spiro)起到了重要作用。但是Spiro材料由于本身的较低载流子浓度和空穴迁移率，故需要通过氧化剂氧化Spiro以获得p型自掺杂的自由基态的Spiro
·
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。传统的双三氟甲磺酰亚胺锂(简称为LiTFSI)掺杂则需要Spiro薄膜在水和氧气作用下长时间氧化8～24小时才能具备较高的电导率和空穴抽取能力。这种Spiro长时间和水氧接触的氧化方式会极大增加下层钙钛矿薄膜的分解风险，同时也增大了钙钛矿太阳能电池的制备周期和时间成本。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]有鉴于此，本公开提供了一种快速氧化Spiro空穴传输层及其制备方法、钙钛矿太阳能电池及其制备方法，用于解决传统Spiro空穴传输层氧化时间长、根据其制备的钙钛矿太阳能电池的稳定性差等技术问题。
[0005](二)技术方案
[0006]本公开的第一个方面，提供了一种快速氧化Spiro空穴传输层的制备方法，包括：S1，将2，2
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，7，7
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四[N，N
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二(4
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甲氧基苯基)氨基]‑
9，9
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螺二芴溶解于有机溶剂中，得到Spiro溶液；S2，向Spiro溶液中加入碘单质，碘单质有利于加速生成p型的被氧化的自由基态Spiro
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+
；S3，将S2所得的混合溶液进行旋涂，置于干燥柜中使之进行快速氧化，得到Spiro空穴传输层。
[0007]根据本公开的实施例，S1中有机溶剂包括氯苯、甲苯中的一种。
[0008]根据本公开的实施例，S1中Spiro溶液的浓度范围为72.3～90.0mg/mL。
[0009]根据本公开的实施例，S2所得的混合溶液中碘单质掺杂的浓度范围为7～14mol％。
[0010]根据本公开的实施例，S3中干燥柜的温度范围为20～25℃，湿度＜1％；S3中快速氧化的时间为4～5小时。
[0011]本公开的第二个方面，提供了一种快速氧化Spiro空穴传输层，包括：2，2
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，7，7
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四[N，N
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二(4
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甲氧基苯基)氨基]‑
9，9
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螺二芴；碘单质；其中，碘单质与2，2
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，7，7
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四[N，N
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二(4
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甲氧基苯基)氨基]‑
9，9
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螺二芴通过氧化反应生成p型的被氧化的自由基态Spiro
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+
，有利于进行快速氧化步骤。
[0012]本公开的第三个方面，提供了一种钙钛矿太阳能电池，自下而上依次包括：透明导电衬底，用于将钙钛矿太阳能电池内产生的电子输运至钙钛矿太阳能电池的外部；电子传输层，用于将产生的电子传输至透明导电衬底；钙钛矿吸光层，用于吸收太阳光产生的电子
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空穴对；钝化层，用于钝化钙钛矿吸光层上的界面缺陷；Spiro空穴传输层，用于传输钙钛矿吸光层产生的空穴，Spiro空穴传输层根据前述的快速氧化Spiro空穴传输层的制备方法制备得到；电极，设置在Spiro空穴传输层和透明导电衬底上，用于收集Spiro空穴传输层传输的空穴，并与透明导电衬底上的电子复合，形成回路。
[0013]本公开的第四个方面，提供了一种根据前述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：S01，在透明导电衬底上依次制备电子传输层、钙钛矿吸光层和钝化层；S02，在钝化层上旋涂碘单质掺杂的2，2
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，7，7
′‑
四[N，N
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二(4
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甲氧基苯基)氨基]‑
9，9
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螺二芴溶液，置于干燥柜中使之进行快速氧化，得到Spiro空穴传输层；S03，在Spiro空穴传输层和透明导电衬底上制备电极，得到钙钛矿太阳能电池。
[0014]根据本公开的实施例，在透明导电衬底上依次制备电子传输层、钙钛矿吸光层和钝化层包括：将碘化铅溶液滴加至电子传输层上，进行旋涂；其中，电子传输层的材料为氧化锡；对旋涂后得到的碘化铅薄膜进行第一退火处理，再冷却至室温；将含甲脒碘化铵和甲基氯化铵的混合溶液滴加至冷却后的碘化铅薄膜上，进行旋涂；再进行第二退火处理，得到钙钛矿吸光层。
[0015]根据本公开的实施例，碘化铅溶液的溶剂为N，N
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二甲基甲酰胺和二甲基亚砜，碘化铅的浓度范围为1.5～1.6M；含甲脒碘化铵和甲基氯化铵的混合溶液的溶剂为异丙醇，甲脒碘化铵的浓度范围为85～95mg/mL，甲基氯化铵的浓度范围为9～18mg/mL。
[0016](三)有益效果
[0017]本公开的快速氧化Spiro空穴传输层及其制备方法、钙钛矿太阳能电池及其制备方法，利用碘单质掺杂Spiro空穴传输层，加速产生了p型的被氧化的自由基态Spiro
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+
，大幅提高了其氧化速率，缩短了正型钙钛矿太阳能电池的制备周期；同时有利于空穴的抽取和传输，减少了器件的电学迟滞效应，提高了Spiro薄膜的电导率。另一方面，由于缩短了Spiro氧化过程中接触空气水分的时间，保护了对水极其敏感的钙钛矿吸光层，还提高了钙钛矿太阳能电池的稳定性。
附图说明
[0018]图1示意性示出了根据本公开实施例中快速氧化Spiro空穴传输层的制备方法的流程图；
[0019]图2示意性示出了根据本公开实施例中钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0020]图3示意性示出了根据本公开实施例中钙钛矿太阳能电池制备方法的流程图；
[0021]图4示意性示出了根据本公开实施例1中基于Spiro空穴传输层的正型钙钛矿太阳能电池的电流
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电压特性曲线图；
[0022]图5示意性示出了根据本公开实施例1中基于Spiro空穴传输层的正型钙钛矿太阳能电池放置33天中转换效率的变化图；
[0023]图6示意性示出了根据本公开对比例1与对比例2有无碘单质掺杂Spiro传输层的单空穴器件的电流
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电压特性图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速氧化Spiro空穴传输层的制备方法，其特征在于，包括：S1，将2，2
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，7，7
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四[N，N
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二(4
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甲氧基苯基)氨基]
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9，9
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螺二芴溶解于有机溶剂中，得到Spiro溶液；S2，向所述Spiro溶液中加入碘单质，所述碘单质有利于加速生成p型的被氧化的自由基态Spiro
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；S3，将S2所得的混合溶液进行旋涂，置于干燥柜中使之进行快速氧化，得到Spiro空穴传输层。2.根据权利要求1所述的快速氧化Spiro空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述S1中有机溶剂包括氯苯、甲苯中的一种。3.根据权利要求1所述的快速氧化Spiro空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述S1中Spiro溶液的浓度范围为72.3～90.0mg/mL。4.根据权利要求1所述的快速氧化Spiro空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述S2所得的混合溶液中碘单质掺杂的浓度范围为7～14mol％。5.根据权利要求1所述的快速氧化Spiro空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述S3中干燥柜的温度范围为20～25℃，湿度＜1％；所述S3中快速氧化的时间为4～5小时。6.一种快速氧化Spiro空穴传输层，其特征在于，包括：2，2
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甲氧基苯基)氨基]
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螺二芴；碘单质；其中，所述碘单质与所述2，2
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，7，7
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四[N，N
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二(4
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甲氧基苯基)氨基]
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螺二芴通过氧化反应生成p型的被氧化的自由基态Spiro
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，有利于进行快速氧化步骤。7.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，自下而上依次包括：透明导电衬底(1)，用于将钙钛矿太阳能电池内产生的电子输运至所述钙钛矿太阳能电池的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：马飞，赵洋，游经碧，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：