【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种改善钙钛矿膜的新型材料、钙钛矿太阳能电池及制备方法。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池作为一种新型的光伏电池，其不仅光谱吸收范围大，而且制备工艺简单、成本低，因此广受欢迎。目前，虽然钙钛矿太阳能电池的光电转效率有了较大的提升，但是，由于钙钛矿吸光层（即钙钛矿膜）具有比较粗糙的表面以及钙钛矿吸光层晶界较多，导致电子和空穴在晶界处复合的几率比较大，影响电子传输以及电子传输层的稳定性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供一种改善钙钛矿膜的新型材料、钙钛矿太阳能电池及制备方法，该新型材料设置于钙钛矿太阳能电池中的电子传输层和钙钛矿吸光层（即钙钛矿膜）之间，有利于促进形成更大的钙钛矿晶粒以及有效降低钙钛矿吸光层表面的粗糙度，进而能够提高电子传输稳定性、填充因子以及光电转化效率。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种用于改善钙钛矿膜的新型材料，该新型材料的分子结构
4、如通式（i）所示：
5、通式（i）
6、
7、其中，r1和r2为烷基，r1和r2相同或不同。
8、可选地，r1和r2均为碳原子数为1-6的烷基。
9、可选地，r1为甲基或者正己基；r2为甲基或者正己基。
10、第二方面，本专利技术实施例提供一种钙钛矿太阳能电池，包括：依次层叠设置的基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及顶电极；
12、可选地，钝化层是由包含新型材料的有机溶液涂覆于电子传输层钙钛矿吸光层上形成。
13、可选地，钝化层通过下述操作得到：
14、将包含新型材料的有机溶液涂覆于电子传输层上，形成湿润的有机薄膜；
15、将制备钙钛矿吸光层的前驱体溶液涂覆在湿润的有机薄膜上，之后退火处理，则在电子传输层上形成层叠的钝化层和所述钙钛矿吸光层。
16、可选地，钝化层的厚度为60nm~85nm。
17、可选地，形成钝化层的有机溶液中新型材料的浓度0.7mg/ml ~1.3mg/ml。
18、可选地，涂覆有机薄膜的速率为2500rpm/s~3500 rpm/s。
19、可选地，有机薄膜的涂覆时间为20s~35s。
20、可选地，钝化层通过下述操作得到：
21、将包含新型材料的有机溶液涂覆于电子传输层上，形成湿润的有机薄膜；
22、将制备钙钛矿吸光层的前驱体溶液涂覆在湿润的有机薄膜上，之后退火处理，则在电子传输层上形成层叠的钝化层和钙钛矿吸光层。
23、第三方面，本专利技术提供一种针对上述第一方面实施例提供的新型材料的制备方法，包括：
24、步骤a、利用1,4-二（9h-咔唑-9-基）苯合成1,4-双(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯；
25、步骤b、利用1,4-双(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯与3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基) -苯基)-9h-咔唑合成1,4-双（3,6-双（4-（3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基）苯基）-9h-咔唑-9-基）苯。
26、可选地，步骤a包括：
27、步骤a1、将1,4-二（9h-咔唑-9-基）苯与n-溴代琥珀酰亚胺混合，形成混合物；
28、步骤a2、向混合物中加入四氢呋喃(thf)，并控制反应温度95~105℃和反应时间7~9h，合成1,4-双(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯。
29、可选地，步骤b包括：将1,4-双(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯和3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基) -苯基)-9h-咔唑混合，并加入一定量的碳酸盐、含双三苯基膦的化合物及有机溶剂，并控制反应温度115~125℃和反应时间为7~9h，合成1,4-双（3,6-双（4-（3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基）苯基）-9h-咔唑-9-基）苯。
30、可选地，碳酸盐为碳酸钾或/和碳酸钠。
31、可选地，1,4-二（9h-咔唑-9-基）苯和n-溴代琥珀酰亚胺的质量比为1:2~1:4.5。
32、可选地，步骤a1形成的混合物与四氢呋喃的质量体积比(g:ml)为1:10~1:20。
33、可选地，3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基) -苯基)-9h-咔唑与1,4-双(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯的质量比为1:1.2~1:1.5。
34、可选地，含双三苯基膦的化合物、碳酸盐与所述3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基) -苯基)-9h-咔唑的质量比为1:( 4.2~4.6):( 5.8~6.2)。
35、可选地，3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼杂环戊烷-2-基) -苯基)-9h-咔唑与有机溶剂的质量体积比为(g:ml)为1:34~1:57。
36、上述专利技术的第一方面的技术方案具有如下优点或有益效果：
37、本专利技术实施例提供的用于改善钙钛矿膜的新型材料应用于钙钛矿太阳能电池中的电子传输层与钙钛矿吸光层之间，由于该新型材料的分子结构中多个咔唑结构的存在，有利于空穴传输，而且为钙钛矿吸光层中钙钛矿晶粒生长引入氮原子，使钙钛矿晶粒更大，即该新型材料的存在，有利于促进钙钛矿吸光层形成更大的钙钛矿晶粒，有利于电子传输，并通过多个烷氧基与钙钛矿吸光层中的钙钛矿作用形成氢键，有助于使钙钛矿吸光层表面更平整，降低钙钛矿吸光层的粗糙度，并能够比较好地隔离电子传输层和空穴传输层，避免电子传输层和空穴传输层在钙钛矿吸光层的晶界处复合，以有效地提升钙钛矿太阳能电池电子传输的稳定性。
38、另外，该新型材料应用于钙钛矿太阳能电池中的电子传输层与钙钛矿吸光层之间，通过降低钙钛矿吸光层的粗糙度，可以有效地提升钙钛矿太阳能电池的填充因子，进而提升钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。
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1.一种用于改善钙钛矿膜的新型材料，其特征在于，所述新型材料的分子结构如通式（I）所示：
2.根据权利要求1所述的用于改善钙钛矿膜的新型材料，其特征在于，R1和R2均为碳原子数为1-6的烷基。
3.一种钙钛矿太阳能电池，包括：依次层叠设置的基底（10）、电子传输层（20）、钙钛矿吸光层（40）、空穴传输层（50）以及顶电极（60），其特征在于，还包括设置于所述电子传输层（20）和所述钙钛矿吸光层（40）之间的钝化层（30），所述钝化层（30）是基于权利要求1或2所述的用于改善钙钛矿薄膜的新型材料形成的。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包含所述新型材料的有机溶液中，所述新型材料的浓度为0.7~1.3mg/mL。
7.权利要求1或2所述的新型材料的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤A包括：
9.根据权利要求8所
10.根据权利要求8所述的新型材料的制备方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种用于改善钙钛矿膜的新型材料，其特征在于，所述新型材料的分子结构如通式（i）所示：
2.根据权利要求1所述的用于改善钙钛矿膜的新型材料，其特征在于，r1和r2均为碳原子数为1-6的烷基。
3.一种钙钛矿太阳能电池，包括：依次层叠设置的基底（10）、电子传输层（20）、钙钛矿吸光层（40）、空穴传输层（50）以及顶电极（60），其特征在于，还包括设置于所述电子传输层（20）和所述钙钛矿吸光层（40）之间的钝化层（30），所述钝化层（30）是基于权利要求1或2所述的用于改善钙钛矿薄膜的新型材料形成的。
4.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：严苏豪，尹海鹏，肖波，
申请(专利权)人：晶澳扬州太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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