本發(fā)明涉及一種改善鈣鈦礦膜的新型材料、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型的光伏電池，其不僅光譜吸收范圍大，而且制備工藝簡單、成本低，因此廣受歡迎。目前，雖然鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(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、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法，該新型材料設(shè)置于鈣鈦礦太陽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)明實施例提供一種鈣鈦礦太陽能電池，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，鈍化層通過下述操作得到：

14、將包含新型材料的有機溶液涂覆于電子傳輸層上，形成濕潤的有機薄膜；

15、將制備鈣鈦礦吸光層的前驅(qū)體溶液涂覆在濕潤的有機薄膜上，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，形成鈍化層的有機溶液中新型材料的濃度0.7mg/ml?~1.3mg/ml。

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

19、可選地，有機薄膜的涂覆時間為20s~35s。

20、可選地，鈍化層通過下述操作得到：

21、將包含新型材料的有機溶液涂覆于電子傳輸層上，形成濕潤的有機薄膜；

22、將制備鈣鈦礦吸光層的前驅(qū)體溶液涂覆在濕潤的有機薄膜上，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)明提供一種針對上述第一方面實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溶劑，并控制反應(yīng)溫度115~125℃和反應(yīng)時間為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)點或有益效果：

37、本發(fā)明實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，并通過多個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)用于鈣鈦礦太陽能電池中的電子傳輸層與鈣鈦礦吸光層之間，通過降低鈣鈦礦吸光層的粗糙度，可以有效地提升鈣鈦礦太陽能電池的填充因子，進(jìn)而提升鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(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所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包含所述新型材料的有機溶液中，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、鈣鈦礦太陽能電池及制備方法。該新型材料應(yīng)用于鈣鈦礦太陽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
受保護的技術(shù)使用者：晶澳（揚州）太陽能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19