[發(fā)明專利]多并稠環(huán)共軛大分子在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710652661.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109390469B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 占肖衛(wèi);李騰飛;張明煜;劉寬;代水星;趙冠超;李立偉;郭鐵;孟原
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué);新奧光伏能源有限公司
• 主分類號(hào): H01L51/42
• 分類號(hào): H01L51/42;H01L51/46
• 代理公司: 北京潤(rùn)平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 嚴(yán)政;劉淼

本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及多并稠環(huán)共軛大分子在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光伏材料中含有多并稠環(huán)共軛大分子，所述多并稠環(huán)共軛大分子為下式(1)所示的化合物。本發(fā)明將多并稠環(huán)共軛大分子應(yīng)用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，能夠獲得較強(qiáng)的光吸收、較高的電荷傳輸性能以及合適的電子能級(jí)，從而獲得光電轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性和遲滯有所改善的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鈣鈦礦太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體涉及多并稠環(huán)共軛大分子在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池由于制備工藝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、光電轉(zhuǎn)換效率高、可制備柔性器件等優(yōu)點(diǎn)顯示出巨大的潛在應(yīng)用前景，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。

目前，n-i-p型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池里的電子傳輸層主要是二氧化鈦等無(wú)機(jī)氧化物，這些無(wú)機(jī)氧化物往往需要較高的燒結(jié)溫度，制備工藝復(fù)雜，不利于柔性器件的制備。而且，二氧化鈦在紫外輻射下容易形成氧空位，不利于器件穩(wěn)定性。因此尋找新型的有機(jī)電子傳輸材料替代二氧化鈦至關(guān)重要。

富勒烯衍生物(如PC₆₁BM和PC₇₁BM)擁有足夠大的電子親和力、各向同性的電子傳輸性能、較匹配的電子能級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，而成為n-i-p型和p-i-n型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的電子傳輸材料里的明星分子，一直占據(jù)著主導(dǎo)地位。然而富勒烯衍生物也存在著諸多缺點(diǎn)，如能級(jí)調(diào)控難，易聚集導(dǎo)致器件穩(wěn)定性差，復(fù)雜繁瑣的提純過(guò)程導(dǎo)致制備成本高等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種新型的具有較強(qiáng)的光吸收、較高的電荷傳輸性能以及合適的電子能級(jí)的多并稠環(huán)共軛大分子在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。

為此，本發(fā)明第一方面提供一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光伏材料中含有多并稠環(huán)共軛大分子，所述多并稠環(huán)共軛大分子為下式(1)所示的化合物，當(dāng)所述多并稠環(huán)共軛大分子設(shè)置于所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的電子傳輸層或界面層中時(shí)，該多并稠環(huán)共軛大分子不為式(1-7-2)所示的化合物；當(dāng)所述多并稠環(huán)共軛大分子設(shè)置于所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的界面層中時(shí)，該多并稠環(huán)共軛大分子不為式(1-5-1)所示的化合物：

其中，兩個(gè)基團(tuán)A各種獨(dú)立地選自以下結(jié)構(gòu)：

各個(gè)基團(tuán)B各自獨(dú)立地表示1-10個(gè)噻吩共軛稠環(huán)結(jié)構(gòu)；

各個(gè)R₁各自獨(dú)立地選自式所示的基團(tuán)；各個(gè)R₂各自獨(dú)立地選自式所示的基團(tuán)；

其中，各個(gè)Z各自獨(dú)立地選自C、N、Si或Ge；各個(gè)X、各個(gè)X'和各個(gè)Y各自獨(dú)立地選自O(shè)、S或Se；

m為0-6的整數(shù)；n為0-6的整數(shù)；p為0-6的整數(shù)；q為0-6的整數(shù)；各個(gè)R₃-R₁₄各自獨(dú)立地選自H、鹵素、C1-C30的烷基、C1-C30的烷氧基、C1-C30的烷硫基和C6-C30的芳基。

本發(fā)明第二方面提供一種上述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制備方法，該方法包括：在所述鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光伏材料中提供所述多并稠環(huán)共軛大分子。

本發(fā)明第三方面提供多并稠環(huán)共軛大分子在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中作為光伏材料的應(yīng)用，其中，所述多并稠環(huán)共軛大分子為上式(1)所示的化合物。

本發(fā)明第四方面提供一種多并稠環(huán)共軛大分子，所述多并稠環(huán)共軛大分子為下式(1)所示的化合物，且不為式(1-7)所示的化合物：

其中，兩個(gè)基團(tuán)A各種獨(dú)立地選自以下結(jié)構(gòu)：