【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钙钛矿太阳能电池制备，特别涉及一种界面修饰层和钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、现有的钙钛矿太阳能电池的吸收层材料分为有机-无机杂化钙钛矿和全无机金属卤化物钙钛矿等，前者有着较高的光电转换效率，但是其中的有机小分子的紫外稳定性较差，导致电池在工作时容易分解从而降低了其寿命；后者稳定性相对较好，然而光电转换效率没有有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池高。另一方面，钙钛矿太阳能电池中钙钛矿材料与传输层材料之间的界面缺陷容易导致较差的载流子寿命和电荷提取效率，从而降低钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。因此需要一种工艺简单、光电转换效率高并且稳定性好的钙钛矿太阳能电池。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种界面修饰层和钙钛矿太阳能电池及其制备方法，在含磷基团的第一传输层、界面修饰层材料中加入带有含硫基团和氨基或脒基或羧基的添加剂，利用了含硫基团与含磷基团的结合作用以及胺基或脒基或羧基对pb的钝化作用，使第一传输层、界面修饰层表面富集该添加剂，而后在富集添加剂的第一传输层、界面修饰层表面制备钙钛矿吸收层，底部的钙钛矿材料与第一传输层、界面修饰层表面的基团结合，形成一维/二维钙钛矿，诱导底部晶体形成α相钙钛矿，同时以该α相钙钛矿为核心纵向生长，从而形成致密的纵向钙钛矿膜。同时，一维/二维钙钛矿充当了界面间的桥梁作用，钝化了界面缺陷，促进了载流子的高效传输，从而提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
2、本专利技术是这样实现的，提供一
3、本专利技术是这样实现的，还提供一种如前所述的界面修饰层的制备方法，将添加剂与带有含磷基团的聚合物或者带有含磷基团的小分子材料分别溶解与有机溶剂相互络合后，得到前驱液，通过狭缝式连续涂布、喷涂、印刷、刮涂、旋涂中任意加工方式将前驱液涂覆在基底表面，前驱液干燥后得到界面修饰层；其中，所述有机溶剂为：四氢呋喃、氯苯、邻二氯苯、异丙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙醇中任意一种。
4、本专利技术是这样实现的，还提供一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构从下往上依次包括透明导电电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层，其中，第一传输层为电子传输层或空穴传输层，对应的第二传输层为空穴传输层或电子传输层，在第一传输层与钙钛矿吸光层之间设置了如前所述的界面修饰层。
5、本专利技术是这样实现的，还提供一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构从下往上依次包括透明导电电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层，其中，第一传输层为电子传输层或空穴传输层，对应的第二传输层为空穴传输层或电子传输层，在第一传输层与钙钛矿吸光层之间设置了界面修饰层，所述界面修饰层采用如前所述的界面修饰层的制备方法制备。
6、本专利技术是这样实现的，还提供一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构从下往上依次包括透明导电电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层，其中，第一传输层为电子传输层或空穴传输层，对应的第二传输层为空穴传输层或电子传输层，制备第一传输层的电子传输层的主材料为pcbm、sno2、c60、tio2、zno和zno-zns中至少一种，制备第一传输层的空穴传输层的主材料为四苯基联苯二胺衍生物、btcv聚合物、niox、v2o5、cuo、cuscn、ptaa、pvk:tfb薄膜和spiro-ometad中至少一种，在制备第一传输层的电子传输层和空穴传输层的主材料中还添加了添加剂，所述添加剂为带有含硫基团和胺基或脒基或羧基的小分子类材料或者有机盐类材料。
7、本专利技术是这样实现的，还提供一种如前所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
8、步骤ⅰ、将透明导电电极层依次使用去离子水、丙酮和异丙醇清洗；
9、步骤ⅱ、在所述透明导电电极层上制备第一传输层；
10、步骤ⅲ、在所述第一传输层上制备界面修饰层：将添加剂与带有含磷基团的聚合物或者带有含磷基团的小分子材料分别溶解与有机溶剂相互络合后，得到前驱液，通过狭缝式连续涂布、喷涂、印刷、刮涂、旋涂中任意加工方式将前驱液涂覆在第一传输层表面，前驱液干燥后得到界面修饰层；其中，所述有机溶剂为：四氢呋喃、氯苯、邻二氯苯、异丙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙醇中任意一种；
11、步骤ⅳ、在所述界面修饰层上依次制备钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层。
12、本专利技术是这样实现的，还提供一种如前所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
13、步骤一、将透明导电电极层依次使用去离子水、丙酮和异丙醇清洗；
14、步骤二、在所述透明导电电极层上制备含添加剂的第一传输层：将添加剂、制备第一传输层的主材料以及有机溶剂混合得到混合液，通过狭缝式连续涂布、喷涂、印刷、刮涂、旋涂中任意加工方式将混合液涂覆在透明导电电极层表面，混合液干燥后得到添加剂的第一传输层；其中，所述有机溶剂为：四氢呋喃、氯苯、邻二氯苯、异丙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙醇中任意一种；
15、步骤三、在所述第一传输层上依次制备钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层。
16、与现有技术相比，本专利技术的界面修饰层和钙钛矿太阳能电池及其制备方法具有以下特点：
17、1. 本专利技术利用了含硫基团与含磷基团的结合作用以及胺基或脒基或羧基对pb的钝化作用，在含磷基团的第一传输层、界面修饰层材料中加入含硫基团和胺基或脒基或羧基的添加剂，使第一传输层表面富集该添加剂，使得第一传输层、界面修饰层材料定向有序排列生长。
18、2. 在富集添加剂的第一传输层、界面修饰层表面制备钙钛矿吸光层，底部的钙钛矿材料会与第一传输层、界面修饰层表面的基团结合，形成一维/二维钙钛矿，诱导底部晶体形成α相钙钛矿，同时以该α相钙钛矿为核心纵向生长，从而形成致密的纵向钙钛矿膜。
19、3. 钙钛矿层与第一传输层、界面修饰层之间形成一维/二维钙钛矿，充当了界面间的桥梁作用，钝化了界面缺陷，促进了载流子的高效传输，从而提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种界面修饰层，其特征在于，其制备材料为含添加剂的带有含磷基团的聚合物或者带有含磷基团的小分子材料，所述添加剂为带有含硫基团和胺基或脒基或羧基的小分子类材料或者有机盐类材料，所述带有含磷基团的聚合物为PTAA、P3HT、PEDOT:PSS、PS、PMMA、PPN、聚-N-乙烯基咔唑中任一种，所述带有含磷基团的小分子材料为磷酸钼或三(五氟苯基)膦。
2.如权利要求1所述的界面修饰层，其特征在于，所述添加剂的化学结构通式为：R1-R2-R3，其中R1为胺基、脒基或者羧基中的一种，R2可以是烷基或者芳基及其衍生物中任一种，R3为含硫基团，含硫基团为硫氰根-SCN、巯基-SH、硫基-RS、磺酸基-SOOH中任一种。
3.如权利要求1所述的界面修饰层，其特征在于，所述添加剂为4-(2-氨乙基)苯磺酰氟盐酸盐或4-(乙酰氨基)苯基咪唑二磺酰二氟化物。
4.一种如权利要求1至3中任意一项所述的界面修饰层的制备方法，其特征在于，将添加剂与带有含磷基团的聚合物或者带有含磷基团的小分子材料分别溶解与有机溶剂相互络合后，得到前驱液，通过狭缝式连续涂布、喷涂、印刷
5.一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构从下往上依次包括透明导电电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层，其中，第一传输层为电子传输层或空穴传输层，对应的第二传输层为空穴传输层或电子传输层，其特征在于，在第一传输层与钙钛矿吸光层之间设置了如权利要求1至3中任意一项所述的界面修饰层。
6.一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构从下往上依次包括透明导电电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层，其中，第一传输层为电子传输层或空穴传输层，对应的第二传输层为空穴传输层或电子传输层，其特征在于，在第一传输层与钙钛矿吸光层之间设置了界面修饰层，所述界面修饰层采用如权利要求4所述的界面修饰层的制备方法制备。
7.一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构从下往上依次包括透明导电电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层，其中，第一传输层为电子传输层或空穴传输层，对应的第二传输层为空穴传输层或电子传输层，其特征在于，制备第一传输层的电子传输层的主材料为PCBM、SnO2、C60、TiO2、ZnO和ZnO-ZnS中至少一种，制备第一传输层的空穴传输层的主材料为四苯基联苯二胺衍生物、BTCV聚合物、NiOx、V2O5、CuO、CuSCN、PTAA、PVK:TFB薄膜和Spiro-OMeTAD中至少一种，在制备第一传输层的电子传输层和空穴传输层的主材料中还分别添加了添加剂，所述添加剂为带有含硫基团和胺基或脒基或羧基的小分子类材料或者有机盐类材料。
8.如权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述添加剂的化学结构通式为：R1-R2-R3，其中R1为胺基、脒基或者羧基中的一种，R2可以是烷基或者芳基及其衍生物中任一种，R3为含硫基团，含硫基团为硫氰根-SCN、巯基-SH、硫基-RS、磺酸基-SOOH中任一种。
9.一种如权利要求5或6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.一种如权利要求7或8中任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种界面修饰层，其特征在于，其制备材料为含添加剂的带有含磷基团的聚合物或者带有含磷基团的小分子材料，所述添加剂为带有含硫基团和胺基或脒基或羧基的小分子类材料或者有机盐类材料，所述带有含磷基团的聚合物为ptaa、p3ht、pedot:pss、ps、pmma、ppn、聚-n-乙烯基咔唑中任一种，所述带有含磷基团的小分子材料为磷酸钼或三(五氟苯基)膦。
2.如权利要求1所述的界面修饰层，其特征在于，所述添加剂的化学结构通式为：r1-r2-r3，其中r1为胺基、脒基或者羧基中的一种，r2可以是烷基或者芳基及其衍生物中任一种，r3为含硫基团，含硫基团为硫氰根-scn、巯基-sh、硫基-rs、磺酸基-sooh中任一种。
3.如权利要求1所述的界面修饰层，其特征在于，所述添加剂为4-(2-氨乙基)苯磺酰氟盐酸盐或4-(乙酰氨基)苯基咪唑二磺酰二氟化物。
4.一种如权利要求1至3中任意一项所述的界面修饰层的制备方法，其特征在于，将添加剂与带有含磷基团的聚合物或者带有含磷基团的小分子材料分别溶解与有机溶剂相互络合后，得到前驱液，通过狭缝式连续涂布、喷涂、印刷、刮涂、旋涂中任意加工方式将前驱液涂覆在基底表面，前驱液干燥后得到界面修饰层；其中，所述有机溶剂为：四氢呋喃、氯苯、邻二氯苯、异丙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙醇中任意一种。
5.一种钙钛矿太阳能电池，其内部结构从下往上依次包括透明导电电极层、第一传输层、钙钛矿吸光层、第二传输层和背电极层，其中，第一传输层为电子传输层或空穴传输层，对应的第二传输层为空穴传输层或电子传输层，其特征在于，在第一传输层与钙钛矿吸光层之间设置了如权利要求1至3中任意一项所述的界面修饰层。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：杭州纤纳光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。