[發明專利]帶有磺酸根的陰離子共軛聚電解質材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應用

有效

• 申請號: 202010866820.4
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112071986B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 高德青;譚超;郇義紅
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本專利主要是將一類帶有磺酸根的陰離子共軛聚電解質，作為界面材料，用于正置結構鈣鈦礦太陽能電池中修飾電子傳輸SnO₂；該界面層粗糙度小且表面形貌規整，具有很好的疏水性與界面特性，提升了鈣鈦礦層膜質量，增加了器件的穩定性，實現高效、穩定鈣鈦礦太陽能電池。展示出該類材料在鈣鈦礦太陽能電池領域中潛在而廣泛的應用前景。其中y＝1?7；z＝1?10。

技術領域

本發明涉及鈣鈦礦太陽能電池技術領域，具體指一種帶有磺酸根離子的陰離子共軛聚電解質材料，本發明還涉及包含上述界面材料的鈣鈦礦太陽能電池的制備方法。

背景技術

鈣鈦礦太陽能電池自2009年被提出以來，在短短十年內，光電轉換效率的得到了大幅度提升，其光電轉換效率從3.8％提高到24％以上。鈣鈦礦太陽能電池不僅效率高，制備工藝也十分簡單，且可制備大面積、超薄的柔性器件，成為目前新型太陽能電池的研究熱點之一。但是，當前其光電轉化效率和穩定性仍需要進一步改善和提高。穩定性不好的原因之一，是器件中常存在缺陷，會導致載流子被捕獲或者發生復合。這些缺陷會存在于鈣鈦礦層、載流子傳輸層和電極間的界面上，所以對器件界面進行改性，對于減少缺陷、降低載流子復合、提高器件的光電轉換效率和穩定性是十分重要的。正式結構是ITO/電子傳輸層/CH₃NH₃PbX₃/空穴傳輸層/金屬電極。目前，這種結構中SnO₂是最是十分有發展前景的電子傳輸材料。SnO₂電子遷移率高，且可以在較低溫度下制備，但是，由于SnO₂中的導帶位置比較深，在-4.5eV左右，而鈣鈦礦的導帶為-3.9eV，不能形成很好的界面接觸，和電子傳遞；而且簡單的溶液法旋涂的二氧化錫薄膜覆蓋率比較差，導致器件的光電轉換效率和穩定性下降等問題，所以通常需要在SnO₂的表面進行界面修飾。設計合成能級匹配、熱穩定性良好、疏水性良好的界面材料成為相關領域的研究熱點。

發明內容

本發明的目的是提供一種陰離子共軛聚電解質材料及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用。

本發明的特征是提供的帶有磺酸根離子的陰離子共軛聚電解質界面材料，其結構通式如下式所示，y＝1-7中的任意一個；z＝1-10中的任意一個

本發明的另一特征是該類陰離子共軛聚電解質材料在鈣鈦礦太陽能電池中的應用及表征。

附圖說明

結合如下附圖及詳細描述將會更清楚地理解本發明的上述和其它特征及優點，其中：

圖1鈣鈦礦太陽能電池結構示意圖；

圖2材料的接觸角示意圖；

圖3材料的SEM示意圖；

圖4鈣鈦礦太陽能電池的J_sc(mA/cm²)-V_oc(V)曲線圖(V_oc代表開路電壓，J_sc代表短路電流密度，FF代表填充因子，PCE代表光電轉換效率)；

圖5鈣鈦礦太陽能電池穩定性。

具體實施方式

下面對本發明的優選實施案例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解。下面以聚合物I，其中y＝1，z＝5對應的材料SPF為例說明材料的化學合成。

實施案例1：

界面材料的合成：

1.陰離子共軛聚電解質SPF的制備方法，反應通式如下：

(1)2，7-二溴-9H-芴的合成