本技術(shù)涉及太陽能電池，特別涉及一種含磷鈍化劑、鈣鈦礦太陽能電池、光伏組件、光伏系統(tǒng)及用電裝置。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽能電池屬于第三代太陽能電池，具有優(yōu)異的光電特性、高光吸收系數(shù)、載流子壽命長及擴散長度較長等諸多特點，已成為第三代新型太陽能電池中的佼佼者。

2、然而，鈣鈦礦太陽能電池在制備成薄膜時，體相及表面會存在大量缺陷，包括深能級陷阱的低配位pb2+、pb團簇、低配位鹵化物離子、離子遷移產(chǎn)生的反位缺陷pbi3-，淺能級缺陷的鹵素x-空位和a位陽離子空位，而大量缺陷的存在影響鈣鈦礦太陽能電池的光電性能及其穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種含磷鈍化劑、鈣鈦礦太陽能電池、光伏組件、光伏系統(tǒng)及用電裝置，以提高鈣鈦礦太陽能電池的光電性能和穩(wěn)定性。

2、本技術(shù)是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。

3、本技術(shù)的第一方面提供一種含磷鈍化劑，所述含磷鈍化劑包括離子化合物，所述離子化合物包括陽離子基團；所述陽離子基團具有如下式(i)所示的結(jié)構(gòu)：

4、a-l-b

5、(i)

6、其中，a表示帶有孤對電子的有機磷基團，b表示帶有正電荷的有機磷鹽基團。

7、本技術(shù)的含磷鈍化劑中含有帶有孤對電子的有機磷基團和帶有正電荷的有機磷鹽基團，有機磷基團的孤對電子可與鈣鈦礦吸光層體相和/或上下界面處不飽和配位的鉛離子形成較強的p-pb配位鍵，鈍化低配位鉛離子缺陷；有機磷鹽基團可在鈣鈦礦層上下界面處形成低維鈣鈦礦，鈍化鈣鈦礦層界面，抑制離子遷移；因此，通過有機磷基團和有機磷鹽基團的協(xié)同作用可提高鈣鈦礦太陽能電池的光電性能和穩(wěn)定性。

8、在一些實施例中，所述離子化合物還包括陰離子基團，所述陰離子基團包括鹵素陰離子、類鹵素陰離子、四氟硼酸根離子、六氟磷酸根離子和二甲磺酰胺根離子中的一種或多種。鹵素陰離子和含鹵素的陰離子基團可分別鈍化碘離子空位，減少能量損失。

9、在一些實施例中，l表示所述有機磷基團和所述有機磷鹽基團之間的連接基團，所述l包括取代或未取代的亞烷基、取代或未取代的亞環(huán)烷基以及取代或未取代的芳基亞芳基中的一種或多種。

10、在一些實施例中，所述含磷鈍化劑具有如下式(ii)所示的結(jié)構(gòu)：

11、

12、其中，r1、r2、r3、r4、r5包括取代或未取代的烷基、取代或未取代的環(huán)烷基以及取代或未取代的芳基中的任意一種；

13、l包括取代或未取代的亞烷基、取代或未取代的亞環(huán)烷基、取代或未取代的芳基亞芳基中的任意一種；

14、x包括鹵素陰離子和含鹵素的陰離子基團中的任意一種；

15、1≤n1≤4，1≤n2≤10，1≤n3≤4，n1、n2、n3為整數(shù)。

16、在一些實施例中，所述r1、所述r2、所述r3、所述r4、所述r5包括碳原子數(shù)為1-10的烷基、碳原子數(shù)為1-10的環(huán)烷基、苯基以及取代的苯基中的任意一種；所述取代的苯基中具有的取代基包括鹵素、烷基、環(huán)烷基、烷氧基、烷硫基、烷硅基和烷氧硅基中的一種或多種；

17、可選地，所述取代的苯基中具有的取代基包括鹵素、碳原子數(shù)為1-10的烷基、碳原子數(shù)為1-10的環(huán)烷基、碳原子數(shù)為1-10的烷氧基、碳原子數(shù)為1-10的烷硫基、碳原子數(shù)為1-10的烷硅基和碳原子數(shù)為1-10的烷氧硅基中的一種或多種。

18、在一些實施例中，所述r1、所述r2包括碳原子數(shù)為1-10的環(huán)烷基和苯基中的任意一種；

19、可選地，所述r1、所述r2相同地包括碳原子數(shù)為1-10的環(huán)烷基和苯基中的任意一種。

20、在一些實施例中，所述r3、所述r4、所述r5包括碳原子數(shù)為1-10的烷基中的任意一種；

21、可選地，所述r3、所述r4、所述r5相同地包括碳原子數(shù)為1-10的烷基中的任意一種。

22、在一些實施例中，所述l包括碳原子數(shù)為1-10的亞烷基、碳原子數(shù)為1-10的亞環(huán)烷基、亞苯基以及取代的亞苯基中的任意一種；所述取代的亞苯基中具有的取代基包括鹵素、烷基、環(huán)烷基、烷氧基、烷硫基、烷硅基和烷氧硅基中的一種或多種；

23、可選地，所述取代的亞苯基中具有的取代基包括鹵素、碳原子數(shù)為1-10的烷基、碳原子數(shù)為1-10的環(huán)烷基、碳原子數(shù)為1-10的烷氧基、碳原子數(shù)為1-10的烷硫基、碳原子數(shù)為1-10的烷硅基以及碳原子數(shù)為1-10的烷氧硅基中的一種或多種。

24、在一些實施例中，所述l包括碳原子數(shù)為1-10的亞烷基中的任意一種。

25、在一些實施例中，所述x包括碘離子和四氟化硼離子中的任意一種。

26、在一些實施例中，所述含磷鈍化劑包括以下結(jié)構(gòu)式中的任意一種：

27、

28、

29、本技術(shù)的第二方面提供了一種鈣鈦礦太陽能電池，所述鈣鈦礦太陽能電池包含本技術(shù)第一方面的含磷鈍化劑。通過制備過程中加入含磷鈍化劑，制備得到含有含磷鈍化劑的鈣鈦礦太陽能電池，含磷鈍化劑可協(xié)調(diào)鈍化低配位鉛離子缺陷、界面缺陷和碘離子空位缺陷，減少電荷在鈣鈦礦吸光層體現(xiàn)和/或界面處的能量損失，提高鈣鈦礦太陽能電池的光電性能和穩(wěn)定性。

30、在一些實施例中，所述鈣鈦礦太陽能電池包括鈣鈦礦吸光層，所述鈣鈦礦吸光層包含所述含磷鈍化劑；在制備鈣鈦礦吸光層時直接加入含磷鈍化劑，鈍化鈣鈦礦吸光層的低配位鉛離子缺陷、界面缺陷和碘離子空位缺陷。

31、可選地，所述含磷鈍化劑在所述鈣鈦礦吸光層中的質(zhì)量占比為0.01％-1％；可選為0.05％-0.5％。含磷鈍化劑在鈣鈦礦吸光層中的質(zhì)量占比在上述范圍內(nèi)時，可有效鈍化鈣鈦礦吸光層的低配位鉛離子缺陷、界面缺陷和碘離子空位缺陷。

32、在一些實施例中，所述鈣鈦礦太陽能電池包括層疊設(shè)置的鈣鈦礦吸光層和鈍化層，所述鈍化層位于所述鈣鈦礦吸光層的入光側(cè)或出光側(cè)，所述鈍化層包含所述含磷鈍化劑；可選地，所述鈍化層的厚度為0.1nm-10nm；可選為1nm-10nm。

33、在鈣鈦礦吸光層的上表面或下表面形成鈍化層，可鈍化鈣鈦礦吸光層的低配位鉛離子缺陷、界面缺陷和碘離子空位缺陷；鈍化層的厚度在上述范圍內(nèi)時，可有效鈍化鈣鈦礦吸光層的低配位鉛離子缺陷、界面缺陷和碘離子空位缺陷。

34、在一些實施例中，所述鈣鈦礦吸光層包括分子式為abx3或a2cdx6的活性材料；

35、可選地，所述分子式為abx3或a2cdx6的活性材料具有下述特征中的至少一項：

36、(1)a包括有機陽離子和無機陽離子中的一種或多種；可選地，所述a包括一價脒基陽離子、一價胺基陽離子和cs+中的一種或多種；

37、(2)b包括有機陽離子和無機陽離子中的一種或多種；可選地，所述b包括pb2+和sn2+中的一種或多種；

38、(3)c包括有機陽離子和無機陽離子中的一種或多種；可選地，所述c包括ag+；

39、(4)d包括有機陽離子和無機陽離子中的一種或多種；可選地，所述d包括bi3+、sb3+、和in3+中的一種或多種；

40、(5)x包括有機陰離子和無機陰離子中的一種或多種；可選地，所述x包括br-和i-中的一種或多種。

41、在一些實施例中，所述鈣鈦礦吸光層具有下述特征中的至少一項：

42、(1)所述鈣鈦礦吸光層的厚度為100nm-1000nm；

43、(2)所述鈣鈦礦吸光層的帶隙寬度包括1.2ev-2.3ev。

44、鈣鈦礦吸光層的厚度在上述范圍內(nèi)時，可有效吸收太陽光，實現(xiàn)最佳的光電轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。鈣鈦礦吸光層的帶隙寬度在上述范圍內(nèi)時，可具有較高的可見光吸收效率。

45、在一些實施例中，所述鈣鈦礦太陽能電池還包括位于所述鈣鈦礦吸光層的出光側(cè)的電子傳輸層、阻擋層和電極層，所述電子傳輸層、所述阻擋層和所述電極層依次層疊設(shè)置，其中所述電子傳輸層更臨近所述鈣鈦礦吸光層；

46、可選地，所述阻擋層的材料包括2,9-二甲基-4,7-聯(lián)苯-1,10-鄰二氮雜菲、sno2、zno以及含鈰氧化物中的一種或多種；

47、可選地，所述阻擋層的厚度為0.5nm-20nm。

48、阻擋層可有效阻擋空穴的傳輸，減少由于電荷復(fù)合而引起的能量損失；采用上述材料制備阻擋層，可使得阻擋層具有較低的價帶頂，進(jìn)一步提高阻擋層對于空穴的傳輸作用；阻擋層的厚度在上述范圍內(nèi)時，即可以有效阻隔空穴，又不至于過厚影響電子傳輸。

49、本技術(shù)的第三方面提供了一種光伏組件，包括本技術(shù)第二方面的鈣鈦礦太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率高且穩(wěn)定性好，可提高光伏組件的光電效率和穩(wěn)定性。

50、本技術(shù)的第四方面提供了一種光伏系統(tǒng)，包括本技術(shù)第三方面的光伏組件。光伏系統(tǒng)利用光伏組件中的鈣鈦礦太陽能電池，將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，效率高、穩(wěn)定性好。

51、本技術(shù)的第五方面提供了一種用電裝置，包括本技術(shù)第二方面的鈣鈦礦太陽能電池。