本發(fā)明涉及一種改善鈣鈦礦膜的新型材料、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池作為一種新型的光伏電池，其不僅光譜吸收范圍大，而且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低，因此廣受歡迎。目前，雖然鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)效率有了較大的提升，但是，由于鈣鈦礦吸光層（即鈣鈦礦膜）具有比較粗糙的表面以及鈣鈦礦吸光層晶界較多，導(dǎo)致電子和空穴在晶界處復(fù)合的幾率比較大，影響電子傳輸以及電子傳輸層的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種改善鈣鈦礦膜的新型材料、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及制備方法，該新型材料設(shè)置于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的電子傳輸層和鈣鈦礦吸光層（即鈣鈦礦膜）之間，有利于促進(jìn)形成更大的鈣鈦礦晶粒以及有效降低鈣鈦礦吸光層表面的粗糙度，進(jìn)而能夠提高電子傳輸穩(wěn)定性、填充因子以及光電轉(zhuǎn)化效率。

2、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種用于改善鈣鈦礦膜的新型材料，該新型材料的分子結(jié)構(gòu)

4、如通式（i）所示：

5、通式（i）

6、

7、其中，r1和r2為烷基，r1和r2相同或不同。

8、可選地，r1和r2均為碳原子數(shù)為1-6的烷基。

9、可選地，r1為甲基或者正己基；r2為甲基或者正己基。

10、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，包括：依次層疊設(shè)置的基底、電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層以及頂電極；

11、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池還包括設(shè)置于電子傳輸層和鈣鈦礦吸光層之間的鈍化層，鈍化層是基于上述第一方面實(shí)施例提供的用于改善鈣鈦礦薄膜的新型材料形成。

12、可選地，鈍化層是由包含新型材料的有機(jī)溶液涂覆于電子傳輸層鈣鈦礦吸光層上形成。

13、可選地，鈍化層通過(guò)下述操作得到：

14、將包含新型材料的有機(jī)溶液涂覆于電子傳輸層上，形成濕潤(rùn)的有機(jī)薄膜；

15、將制備鈣鈦礦吸光層的前驅(qū)體溶液涂覆在濕潤(rùn)的有機(jī)薄膜上，之后退火處理，則在電子傳輸層上形成層疊的鈍化層和所述鈣鈦礦吸光層。

16、可選地，鈍化層的厚度為60nm~85nm。

17、可選地，形成鈍化層的有機(jī)溶液中新型材料的濃度0.7mg/ml?~1.3mg/ml。

18、可選地，涂覆有機(jī)薄膜的速率為2500rpm/s~3500?rpm/s。

19、可選地，有機(jī)薄膜的涂覆時(shí)間為20s~35s。

20、可選地，鈍化層通過(guò)下述操作得到：

21、將包含新型材料的有機(jī)溶液涂覆于電子傳輸層上，形成濕潤(rùn)的有機(jī)薄膜；

22、將制備鈣鈦礦吸光層的前驅(qū)體溶液涂覆在濕潤(rùn)的有機(jī)薄膜上，之后退火處理，則在電子傳輸層上形成層疊的鈍化層和鈣鈦礦吸光層。

23、第三方面，本發(fā)明提供一種針對(duì)上述第一方面實(shí)施例提供的新型材料的制備方法，包括：

24、步驟a、利用1,4-二（9h-咔唑-9-基）苯合成1,4-雙(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯；

25、步驟b、利用1,4-雙(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯與3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基)?-苯基)-9h-咔唑合成1,4-雙（3,6-雙（4-（3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基）苯基）-9h-咔唑-9-基）苯。

26、可選地，步驟a包括：

27、步驟a1、將1,4-二（9h-咔唑-9-基）苯與n-溴代琥珀酰亞胺混合，形成混合物；

28、步驟a2、向混合物中加入四氫呋喃(thf)，并控制反應(yīng)溫度95~105℃和反應(yīng)時(shí)間7~9h，合成1,4-雙(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯。

29、可選地，步驟b包括：將1,4-雙(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯和3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基)?-苯基)-9h-咔唑混合，并加入一定量的碳酸鹽、含雙三苯基膦的化合物及有機(jī)溶劑，并控制反應(yīng)溫度115~125℃和反應(yīng)時(shí)間為7~9h，合成1,4-雙（3,6-雙（4-（3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基）苯基）-9h-咔唑-9-基）苯。

30、可選地，碳酸鹽為碳酸鉀或/和碳酸鈉。

31、可選地，1,4-二（9h-咔唑-9-基）苯和n-溴代琥珀酰亞胺的質(zhì)量比為1:2~1:4.5。

32、可選地，步驟a1形成的混合物與四氫呋喃的質(zhì)量體積比(g:ml)為1:10~1:20。

33、可選地，3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基)?-苯基)-9h-咔唑與1,4-雙(3,6-二溴-9h-咔唑-9-基)苯的質(zhì)量比為1:1.2~1:1.5。

34、可選地，含雙三苯基膦的化合物、碳酸鹽與所述3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基)?-苯基)-9h-咔唑的質(zhì)量比為1:(?4.2~4.6):(?5.8~6.2)。

35、可選地，3,6-二烷氧基-9-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧硼雜環(huán)戊烷-2-基)?-苯基)-9h-咔唑與有機(jī)溶劑的質(zhì)量體積比為(g:ml)為1:34~1:57。

36、上述發(fā)明的第一方面的技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

37、本發(fā)明實(shí)施例提供的用于改善鈣鈦礦膜的新型材料應(yīng)用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的電子傳輸層與鈣鈦礦吸光層之間，由于該新型材料的分子結(jié)構(gòu)中多個(gè)咔唑結(jié)構(gòu)的存在，有利于空穴傳輸，而且為鈣鈦礦吸光層中鈣鈦礦晶粒生長(zhǎng)引入氮原子，使鈣鈦礦晶粒更大，即該新型材料的存在，有利于促進(jìn)鈣鈦礦吸光層形成更大的鈣鈦礦晶粒，有利于電子傳輸，并通過(guò)多個(gè)烷氧基與鈣鈦礦吸光層中的鈣鈦礦作用形成氫鍵，有助于使鈣鈦礦吸光層表面更平整，降低鈣鈦礦吸光層的粗糙度，并能夠比較好地隔離電子傳輸層和空穴傳輸層，避免電子傳輸層和空穴傳輸層在鈣鈦礦吸光層的晶界處復(fù)合，以有效地提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池電子傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

38、另外，該新型材料應(yīng)用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的電子傳輸層與鈣鈦礦吸光層之間，通過(guò)降低鈣鈦礦吸光層的粗糙度，可以有效地提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的填充因子，進(jìn)而提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)特征：

1.一種用于改善鈣鈦礦膜的新型材料，其特征在于，所述新型材料的分子結(jié)構(gòu)如通式（i）所示：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于改善鈣鈦礦膜的新型材料，其特征在于，r1和r2均為碳原子數(shù)為1-6的烷基。

3.一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，包括：依次層疊設(shè)置的基底（10）、電子傳輸層（20）、鈣鈦礦吸光層（40）、空穴傳輸層（50）以及頂電極（60），其特征在于，還包括設(shè)置于所述電子傳輸層（20）和所述鈣鈦礦吸光層（40）之間的鈍化層（30），所述鈍化層（30）是基于權(quán)利要求1或2所述的用于改善鈣鈦礦薄膜的新型材料形成的。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，其特征在于，包含所述新型材料的有機(jī)溶液中，所述新型材料的濃度為0.7~1.3mg/ml。

7.權(quán)利要求1或2所述的新型材料的制備方法，其特征在于，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟a包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型材料的制備方法，其特征在于，

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型材料的制備方法，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種改善鈣鈦礦膜的新型材料、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池及制備方法。該新型材料應(yīng)用于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的電子傳輸層與鈣鈦礦吸光層之間，該新型材料為1,4?雙（3,6?雙（4?（3,6?二烷氧基?9H?咔唑?9?基）苯基）?9H?咔唑?9?基）苯，其中，3,6?二烷氧基中的兩個(gè)烷基可以相同或不同。該發(fā)明提供的該新型材料設(shè)置于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的電子傳輸層和鈣鈦礦吸光層之間，有利于促進(jìn)形成更大的鈣鈦礦晶粒以及有效降低鈣鈦礦吸光層表面的粗糙度，進(jìn)而能夠提高電子傳輸穩(wěn)定性、填充因子以及光電轉(zhuǎn)化效率。

技術(shù)研發(fā)人員：嚴(yán)蘇豪,尹海鵬,肖波
受保護(hù)的技術(shù)使用者：晶澳（揚(yáng)州）太陽(yáng)能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19