[發(fā)明專利]一種含硼空穴摻雜劑在鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810154042.9
• 申請日: 2018-02-22
• 公開（公告）號: CN108365103A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳永華;汪澤;夏英東;黃維
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 吳頻梅

本發(fā)明涉及一種含硼空穴摻雜劑及其在鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層中的應(yīng)用，屬于光電子材料與器件領(lǐng)域。該發(fā)明將4?異丙基?4'?甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽或三(五氟苯基)硼烷分別作為摻雜劑，按照質(zhì)量比1％?15％添加到空穴傳輸材料中，利用旋涂技術(shù)在正向結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的鈣鈦礦薄膜上成膜，用作正向結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種以4-異丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽或三(五氟苯基)硼烷分別摻雜空穴傳輸材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應(yīng)用，尤其是一種以4-異丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽或三(五氟苯基)硼烷分別摻雜Poly-TPD、PTAA或TFB用作正向結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸材料。

背景技術(shù)

隨著社會的不斷發(fā)展，能源危機以及傳統(tǒng)化石能源帶來的環(huán)境問題越來越受到人們的重視，拓展環(huán)境友好型以及可再生能源迫在眉睫。太陽能作為可再生并且清潔的資源受到人們的關(guān)注，其中，發(fā)展太陽能電池是利用太陽能的重要途徑之一。目前主要廣泛應(yīng)用的是硅基太陽能電池，但是硅基太陽能電池制造成本較高，能耗比較嚴重，大大限制了硅基太陽能電池的大規(guī)模應(yīng)用。

最新發(fā)現(xiàn)，新興的有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池具有寬吸收、制造簡單、低成本、可柔性制備的特點迅速受到了世界矚目，自2009年問世到2017年，短短幾年光電轉(zhuǎn)化效率以驚人的速度從3.8％提升到了22.7％，已經(jīng)可以與硅基電池媲美。鈣鈦礦太陽能電池有兩種器件結(jié)構(gòu)，分別是正向結(jié)構(gòu)和反向結(jié)構(gòu)。其中在正向結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池中常用Li鹽摻雜的Spiro-OMeTAD作為空穴傳輸材料，然而Spiro-OMeTAD需要在氧氣環(huán)境中足夠氧化，這不利于制備高效鈣鈦礦太陽能電池。此外，Poly-TPD、PTAA和TFB等一批結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的高分子材料陸續(xù)被用作鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸材料，但空穴遷移率低又限制了這些材料的應(yīng)用。本發(fā)明采用的是一種以4-異丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽和或(五氟苯基)硼烷分別摻雜Poly-TPD、PTAA或TFB，在一定程度上提高了空穴遷移率，使得鈣鈦礦太陽能電池效率有了明顯的提升。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提出一種針對應(yīng)用于鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸材料空穴遷移率低、填充因子小和效率低，采用4-異丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽或三(五氟苯基)硼烷對其適量摻雜，從而提高鈣鈦礦太陽能電池的空穴遷移率、填充因子和效率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是：一種含硼空穴摻雜劑在鈣鈦礦太陽能電池空穴傳輸層中的應(yīng)用，在常見的高分子空穴傳輸材料Poly-TPD、PTAA或TFB中添加一定質(zhì)量比的4-異丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽或三(五氟苯基)硼烷。

優(yōu)選的，(1)分別以氯苯為溶劑配制10mg/mL的Poly-TPD、PTAA或TFB溶液；

(2)在配制(1)中所述溶液時，分別按照溶質(zhì)的質(zhì)量比分別添加1：0；1:0.01；1:0.02；1:0.03；1:0.04；1:0.05；1:0.10或1:0.15的4-異丙基-4'-甲基二苯基碘鎓四(五氟苯基)硼酸鹽或三(五氟苯基)硼烷。

優(yōu)選的，將上述溶液置于磁力攪拌器上常溫下攪拌12h。

所述的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法：

(1)在潔凈透明的ITO玻璃基底上以旋涂法制備出SnO₂電子傳輸層和鈣鈦礦薄膜；

(2)將不同比例摻雜后的空穴傳輸材料溶液以3000rpm旋涂在鈣鈦礦薄膜上，旋涂30s且任其室溫下自然干燥；

(3)在上述制備好的薄膜上以真空蒸鍍法蒸鍍5nm MoO₃薄膜作修飾層和100nm金屬Au電極。

本發(fā)明的有益效果：