一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备制造技术

本发明专利技术提供了一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳电池技术领域。本发明专利技术所述喹吖啶酮衍生物材料(记为DCNQA

【技术实现步骤摘要】
一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳电池
，尤其涉及一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，有机无机杂化金属卤化物类钙钛矿材料因具有光吸收系数高、激子结合能小、载流子扩散长度大、电荷迁移率高以及光学带隙可调等出色的半导体性能，引发了科学界和工业界的广泛关注。目前，反式钙钛矿太阳电池因具有制造温度低、易于加工、适用于柔性衬底并且可制备叠层多结太阳电池等优势而受到广泛关注。反式钙钛矿太阳电池(PSCs)的实验室功率转换效率(PCE)已经超过25％(ZhenLi,Bo Li,XinWu,StephanieA.Sheppard,Shoufeng Zhang,Danpeng Gao,Nicholas J.Long,Zonglong Zhu.Organometallic
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functionalized interfaces for highly efficient inverted perovskite solar cells.Science,2022,376,416
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420)，是最具有应用前景的新型太阳电池。通常使用的反式钙钛矿太阳电池的器件结构由阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层、阴极界面层和阴极组成。其中，在电子传输层与金属阴极之间引入一层阴极界面层(CIL)，可以有效地调节电极的功函数，减小载流子的抽取势垒以及改善电极与活性层的接触，从而提升器件性能。然而报道的CIL在器件中的厚度大都在10nm左右，这是由它们较低的导电率或固有的绝缘性质所决定的，这对于生产商业化大面积的PSCs来说是一个巨大的挑战。在反式PSCs中浴铜灵(BCP)是最常用的CIL(ZhiqinYing,XiYang,Jingming Zheng,Yudong Zhu,Jingwei Xiu,Wei Chen,Chunhui Shou,Jiang Sheng,Yuheng Zeng,Baojie Yan,Hui Pan,Jichun Ye and Zhubing He.Charge
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transfer induced multifunctional BCP:Ag complexes for semi
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transparent perovskite solar cells with a record fill factor of80.1％.J.Mater.Chem.A,2021,9,12009
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12018)，但是当BCP的厚度达到13nm时，器件的PCE降低了80％(Chuanliang Chen,ShashaZhang,ShaohangWu,WenjunZhang,Hongmei Zhu,Zhenzhong Xiong,Yanjun Zhang and Wei Chen.Effect ofBCP buffer layer on eliminating charge accumulation for high performance of inverted perovskite solar cells.RSCAdv.,2017,7,35819
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35826)，进一步增大BCP的厚度会继续降低PCE，而且BCP成本较高，并不适用于钙钛矿太阳能电池的大面积工业化生产。因此，研究新型CIL材料，对PSCs的工业化发展意义重大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备方法，本专利技术采用喹吖啶酮衍生物材料可以制备厚膜加工的CIL，并将其应用于钙钛矿太阳能电池中具有优异的器件性能。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种喹吖啶酮衍生物材料作为阴极界面层在反式钙钛矿太阳电池中的应用，所述喹吖啶酮衍生物材料具有式1所示结构：
[0006][0007]本专利技术提供了一种反式钙钛矿太阳电池，包括依次层叠的阳极、阳极界面层、钙钛矿层、电子传输层、阴极界面层和阴极；所述阴极界面层由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料组成；
[0008][0009]优选的，所述阴极界面层的厚度为5～100nm。
[0010]优选的，所述阳极的厚度为100～200nm；所述阴极的厚度为80～120nm。
[0011]优选的，所述阳极界面层包括聚[双(4
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苯基)(2,4,6
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三甲基苯基)胺]，所述阳极界面层的厚度为5～40nm。
[0012]优选的，所述钙钛矿层的厚度为300～1000nm。
[0013]优选的，所述电子传输层包括PC
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BM，所述电子传输层的厚度为20～60nm。
[0014]本专利技术提供了上述方案所述反式钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
[0015]在阳极表面第一涂覆阳极界面层溶液，第一退火处理后在阳极表面形成阳极界面层；
[0016]在所述阳极界面层表面第二涂覆钙钛矿前驱体溶液，依次进行反溶剂处理和第二退火处理，在阳极界面层表面形成钙钛矿层；
[0017]在所述钙钛矿层表面第三涂覆电子传输层溶液，形成电子传输层；
[0018]在所述电子传输层表面第四涂覆阴极界面层溶液，形成阴极界面层；
[0019]在所述阴极界面层表面蒸镀金属阴极，得到钙钛矿太阳能电池。
[0020]优选的，所述阴极界面层溶液由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料溶解到醇类溶剂中得到；所述阴极界面层溶液的浓度为0.5～20mg/mL。
[0021]优选的，所述醇类溶剂包括三氟乙醇。
[0022]本专利技术提供了一种喹吖啶酮衍生物材料作为阴极界面层在反式钙钛矿太阳电池中的应用，所述喹吖啶酮衍生物材料具有式1所示结构。
[0023]本专利技术所述喹吖啶酮衍生物材料(记为DCNQA
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PyBr)的导电性良好，对厚度不敏感，使得在制备厚膜时器件的PCE依然很高，适用于反式钙钛矿太阳能电池的大面积工业化生产。
[0024]将本专利技术的DCNQA
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PyBr材料作为阴极界面材料用于反式钙钛矿太阳电池，开路电压为1.050～1.100V，短路电流密度为22.50～24.50mA/cm2，填充因子为0.700～0.820，能量转换效率为18.00～22.00％，具有优异的太阳能电池性能。
[0025]此外，DCNQA
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PyBr具有良好的溶解性，可以溶液制备，有利于实现工业化生产。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例1中厚度为18nm的DCNQA
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PyBr作为阴极界面层制备的反式钙钛矿太阳能电池的电流密度
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电压曲线图；
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种喹吖啶酮衍生物材料作为阴极界面层在反式钙钛矿太阳电池中的应用，所述喹吖啶酮衍生物材料具有式1所示结构：2.一种反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，包括依次层叠的阳极、阳极界面层、钙钛矿层、电子传输层、阴极界面层和阴极；所述阴极界面层由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料组成；3.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述阴极界面层的厚度为5～100nm。4.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述阳极的厚度为100～200nm；所述阴极的厚度为80～120nm。5.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述阳极界面层包括聚[双(4
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苯基)(2,4,6
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三甲基苯基)胺]，所述阳极界面层的厚度为5～40nm。6.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述钙钛矿层的厚度为300～1000nm。7.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李枫红，余成卓，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：