本技術(shù)屬于太陽能電池材料，尤其涉及一種空穴傳輸材料及其制備方法、太陽能電池、光伏組件及光伏裝置。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦材料(perovskite)是一類具有尺寸均一、色純度高的半導(dǎo)體納米材料，其元素組成具有與礦石catio3相似的晶體結(jié)構(gòu)。鈣鈦礦材料對光的吸收能力強，吸收范圍廣，在光電領(lǐng)域具有極大優(yōu)勢，例如鈣鈦礦材料為吸光層的鈣鈦礦太陽能電池(perovskitesolar?cells，pscs)發(fā)展迅速。

2、鈣鈦礦太陽能電池中一般設(shè)置空穴傳輸層增加其空穴傳輸能力。例如，用組裝單分子層(sam,self-assembled?monolayer)作為空穴傳輸層，但目前的空穴傳輸層材料其浸潤性較低，導(dǎo)致空穴傳輸層表面無法形成連續(xù)均勻的鈣鈦礦薄膜，在一定程度上制約了其對太陽光的吸收。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種空穴傳輸材料及其制備方法、太陽能電池、光伏組件及光伏裝置，旨在解決現(xiàn)有空穴傳輸層材料表面浸潤性不佳的問題。

2、為實現(xiàn)上述申請目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種空穴傳輸材料，空穴傳輸材料的分子結(jié)構(gòu)通式如式i所示：

4、

5、其中，r1包括酸性基團；n為1～5之間的自然數(shù)；n為1時，r2與r1相同，當(dāng)n＝2～5時，r2為氫或者與r1相同。

6、本技術(shù)實施例的技術(shù)方案中，空穴傳輸材料包括采用特定結(jié)構(gòu)的有機化合物，其為以三苯胺為結(jié)構(gòu)單元形成的樹枝狀分子，其含有的n原子可以有效改善空穴傳輸材料的表面浸潤性，可以在其表面得到連續(xù)均勻的鈣鈦礦薄膜，并且該分子的π共軛面采用酸性基團進行了多活性位點修飾，可以形成多個互相平行且平行于基底的π共軛面，在保證良好的空穴傳輸能力的同時，有效提高空穴傳輸材料的穩(wěn)定性，進而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

7、在一些實施例中，r1包括a-cooh、a-so3h、a-po3h2、a-bo2h2中的任意一種；其中，a包括c0～c10的烷基、c0～c10的烷氧基中的任意一種。

8、在三苯胺結(jié)構(gòu)單元的n原子對位的位置上引入多個親水酸性基團，如a-cooh、a-so3h、a-po3h2、a-bo2h2，該酸性基團不僅可以將該空穴傳輸分子平行錨定于基底上，在有效增加其空穴傳輸能力的同時，充分提高其表面浸潤性，有利于在其表面形成連續(xù)均勻的鈣鈦礦層，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

9、在一些實施例中，c0～c10的烷基包括c1～c4的直鏈烷基、c5～c8的環(huán)烷基中的任意一種，c0～c10的烷氧基包括c1～c4的直鏈烷氧基中的任意一種。

10、在三苯胺的結(jié)構(gòu)單元上引入直鏈烷基連接的酸性基團、環(huán)烷基連接的酸性基團或烷氧基連接的酸性基團，使得該空穴傳輸材料平行錨定于基底上，可以有效提高空穴傳輸材料的空穴傳輸能力。

11、在一些實施例中，空穴傳輸材料包括如式ia-式id所示化合物中的至少一種：

12、

13、本技術(shù)實施例的技術(shù)方案中，r2與r1相同，r1選自基團-c4h8po3h2，該酸性基團具有合適的吸電子能力，可以調(diào)控空穴傳輸材料的能級與鈣鈦礦吸光層能級的匹配程度，從而有效提高其空穴傳輸能力。

14、在一些實施例中，空穴傳輸材料包括式ia所示的化合物和式ib所示的化合物，式ia所示的化合物與ib所示的化合物的質(zhì)量比為(2～3):(0.5～1.5)。ia所示的化合物(t4pataa)與式ib(t4padtaa)所示的化合物具有相近的酸性基團數(shù)量，其能級接近，更有利于與鈣鈦礦傳輸層的能級進行匹配。

15、第二方面，本技術(shù)提供一種空穴傳輸材料的制備方法，包括以下步驟：

16、步驟s10、以式ii所示的化合物和式iii所示的化合物為單體，進行聚合反應(yīng)，得到本技術(shù)空穴傳輸材料；

17、

18、或，

19、步驟a10、以式iv所示的化合物和式v所示的化合物為單體，進行烏爾曼偶聯(lián)反應(yīng)，得到本技術(shù)空穴傳輸材料；

20、

21、其中，x包括鹵族元素中的任意一種。

22、本技術(shù)實施例提供的技術(shù)方案中，以含有r2和/或r1取代基的三苯胺為單體進行聚合反應(yīng)得到樹枝狀分子。另外，本發(fā)明提供的空穴傳輸材料的制備方法，操作簡便，可靠可控，制作成本低，產(chǎn)率高，有利于規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用。

23、在一些實施例中，r1包括a-cooh、a-so3h、a-po3h2、a-bo2h2中的任意一種，a包括c0～c10的烷基、c0～c10的烷氧基中的任意一種。

24、在三苯胺結(jié)構(gòu)單元的n原子對位的位置上引入如a-cooh、a-so3h、a-po3h2、a-bo2h2所示的酸性基團，可以得到具有多個酸性基團的空穴傳輸材料。

25、在一些實施例中，c0～c10的烷基包括c1～c4的直鏈烷基、c5～c8的環(huán)烷基中的任意一種，c0～c10的烷氧基包括c1～c4的直鏈烷氧基中的任意一種。

26、在三苯胺的結(jié)構(gòu)單元上引入直鏈烷基連接的酸性基團、環(huán)烷基連接的酸性基團或烷氧基連接的酸性基團，可以有效提高該材料的空穴傳輸能力。

27、在一些實施例中，x包括溴、氯、碘中的任意一種。

28、x為鹵族元素，使得單體在x原子所在位置進行聚合反應(yīng)，得到式i所示的空穴傳輸材料。

29、在一些實施例中，聚合反應(yīng)的步驟包括：將式ii所示的化合物進行取代反應(yīng)，使得式ii所示的化合物中的x原子被硼酸酯基團取代，再與式ii所示的化合物或式iii所示的化合物進行鈴木偶聯(lián)反應(yīng)。

30、在一些實施例中，聚合反應(yīng)的步驟包括：將式iii所示的化合物進行取代反應(yīng)，使得式iii所示的化合物中的x原子被硼酸酯基團取代，再與式ii所示的化合物或式iii所示的化合物進行鈴木偶聯(lián)反應(yīng)。

31、在一些實施例中，鈴木偶聯(lián)反應(yīng)在第一催化劑條件下進行，第一催化劑包括四(三苯基膦)鈀和碳酸鉀。

32、在一些實施例中，鈴木偶聯(lián)反應(yīng)的反應(yīng)溫度為70～90℃。

33、在一些實施例中，烏爾曼偶聯(lián)反應(yīng)在第二催化劑條件下進行，第二催化劑包括碘化亞銅、叔丁醇鈉和1-10,鄰菲啰啉。

34、第三方面，本技術(shù)提供一種太陽能電池，包括空穴傳輸層，空穴傳輸層包括本技術(shù)空穴傳輸材料和/或本技術(shù)空穴傳輸材料的制備方法制備得到的空穴傳輸材料。

35、在本技術(shù)實施例的技術(shù)方案中，通過在空穴傳輸層采用特定結(jié)構(gòu)的有機化合物，可以有效提高其表面浸潤性，其包含多個互相平行且平行于基底的π共軛面，可以降低吸光層與下界面的能級勢壘，使得空穴傳輸?shù)膿p耗減少，進而顯著提高太陽能電池的開路電壓、短路電流、填充因子以及光電轉(zhuǎn)換效率。

36、在一些實施例中，太陽能電池包括第一電極層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層和第二電極層。

37、在一些實施例中，空穴傳輸層的厚度為

38、在一些實施例中，空穴傳輸層的空穴遷移率為1.73×10-4～3.58×10-3cm2·v-1·s-1。

39、在一些實施例中，鈣鈦礦吸光層的帶隙為1.10～2.0ev。

40、在一些實施例中，鈣鈦礦吸光層的厚度在600～800nm之間。

41、第四方面，本技術(shù)提供一種光伏組件，包含本技術(shù)太陽能電池。

42、在本技術(shù)實施例的技術(shù)方案中，由于包含本技術(shù)太陽能電池，該太陽能電池具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，如此，可以確保該光伏組件具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。

43、第五方面，本技術(shù)提供一種光伏裝置，包含本技術(shù)光伏組件。

44、在本技術(shù)實施例的技術(shù)方案中，由于包含本技術(shù)光伏組件，由于包含本技術(shù)光伏組件，該光伏組件具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，如此，可以確保該光伏裝置具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。

45、上述說明僅是本技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術(shù)的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本技術(shù)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術(shù)的具體實施方式。