[發(fā)明專利]有機膦酸類化合物的應(yīng)用和鈣鈦礦太陽能電池薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710253501.4
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107163078B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 成昌梅;王立鐸;魏海南;李楠
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: C07F9/38
• 分類號: C07F9/38;C07F9/59;H01L51/46
• 代理公司: 北京思創(chuàng)大成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11614
• 代理人: 張清芳

本發(fā)明涉及太陽能電池薄膜領(lǐng)域，公開了有機膦酸類化合物的應(yīng)用和鈣鈦礦太陽能電池薄膜及其制備方法，該應(yīng)用為式(1)所示的有機膦酸類化合物在制備鈣鈦礦太陽能電池薄膜中的應(yīng)用。含有本發(fā)明的有機膦酸類化合物的鈣鈦礦太陽能電池薄膜具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)化效率以及能夠提高含有該薄膜的太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率的穩(wěn)定性，同時能夠避免該太陽能電池受到高溫、高濕的環(huán)境的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及太陽能電池薄膜領(lǐng)域，具體地，涉及有機膦酸類化合物在制備鈣鈦礦太陽能電池薄膜中的應(yīng)用、一種有機膦酸化合物修飾的鈣鈦礦太陽能電池薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

基于鹵代物的鈣鈦礦具有優(yōu)異的光吸收能力、可觀的雙極性載流子遷移率、超長電子-空穴擴散長度的特點，逐漸成為當(dāng)今光電伏領(lǐng)域內(nèi)最重要的研究熱點之一。2012年，韓國Nam-Gyu Park小組(Sci.Rep.,2,591/1-591/7,2012)和英國Snaith小組(Scinece，338，643-647，2012)分別報道了基于鈣鈦礦的敏化固態(tài)介孔太陽電池和介孔超結(jié)構(gòu)雜化太陽能電池，效率分別達到了9.7％和10.9％。2015年，韓國Yang小組(Scinece，348，1234-1237，2015)轉(zhuǎn)化效率達到了20％。

雖然，鈣鈦礦太陽能電池器件光電轉(zhuǎn)換效率的最高紀(jì)錄不斷被刷新，但是，關(guān)于鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性的研究報道比較缺乏(J.Mater.Chem.A.，3，8970-8980，2015)。鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性問題已經(jīng)成為制約鈣鈦礦太陽能電池繼續(xù)發(fā)展的瓶頸。例如鈣鈦礦太陽能電池在水氧氣氛、溫度變化、濕法制備、紫外光照等不同敏感環(huán)境條件下鈣鈦礦太陽能電池的化學(xué)穩(wěn)定性問題。

目前的鹵代物鈣鈦礦主要有有機-無機金屬化合物甲胺鉛碘(CH₃N₃PbX₃,X為Cl/Br/I中的一種或多種)，甲胺鉛碘的主要合成成分鹵化甲胺(CH₃NH₃X)遇水極易水解，導(dǎo)致甲胺鉛碘鈣鈦礦性能極不穩(wěn)定，這在很大程度上限制了鈣鈦礦電池的發(fā)展。因此，利用有機或無機材料對鈣鈦礦進行修飾，使之能夠更好的應(yīng)用于鈣鈦礦電池，變成為一種技術(shù)趨勢。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的式(1)所示的有機膦酸類化合物能夠作為鈣鈦礦電池的修飾材料，在提高鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)化效率的同時，增加鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性。

本發(fā)明首先提供了一種式(1)所示的有機膦酸類化合物在制備鈣鈦礦太陽能電池薄膜中的應(yīng)用，

其中，在式(1)中，

R₁為H、取代的C_1-60的烷基、取代或未取代的C_2-60的烯基、取代或未取代的C_2-60的炔基、取代或未取代的C_3-16的環(huán)烷基、取代或未取代的C_3-16的環(huán)烯基、取代或未取代的C_6-60的芳基、吡咯烷基、哌嗪基、哌啶基、嗎啉基、羰基碳上連有石墨烯基的酰胺基或羰基碳上連有富勒烯基的酰胺基，且其中的取代基為鹵素、C_1-4的烷基中的至少一種；

A為C或N；

R₂為式(2)所示的磷酸基；

n為0-30的整數(shù)；

m為0-4的整數(shù)；

r為0或1；

t為1-3的整數(shù)。

本發(fā)明的“取代的C_1-60的烷基”表示包括取代基在內(nèi)的R₁為碳原子總數(shù)為1-60的烷基；取代的C_1-30的烷基有相似定義。