本申請涉及太陽能電池，尤其涉及一種鈣鈦礦太陽能電池及用電裝置。

背景技術(shù)：

1、富勒烯(c60)及其衍生物etl[6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯(pcbm)因其具有與鈣鈦礦活性層相匹配的能級以及優(yōu)異的電子傳輸性能這兩大優(yōu)勢，成為目前鈣鈦礦太陽能電池最常用的電子傳輸層材料(etm)。然而，其本征的低溶解度和聚集傾向會導(dǎo)致由富勒烯及其衍生物制備的電子傳輸層形貌不佳，導(dǎo)致器件結(jié)構(gòu)缺陷，進而影響器件的光電轉(zhuǎn)換效率(pce)和穩(wěn)定性。

2、因此，尋找更適于鈣鈦礦太陽能電池的新型電子傳輸層材料是亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請是鑒于上述課題而進行的，其目的在于，提供一種鈣鈦礦太陽能電池，相比于傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)換效率更高、穩(wěn)定性更好。

2、本申請是通過如下的技術(shù)方案實現(xiàn)的。

3、本申請的第一方面，提供一種鈣鈦礦太陽能電池，包括透明電極以及設(shè)置在所述透明電極之上的功能層和電極層，所述功能層包括電子傳輸層、空穴傳輸層，以及設(shè)置于所述電子傳輸層與空穴傳輸層之間的鈣鈦礦吸光層；其中，所述電子傳輸層的材料包含具有如下式i所示結(jié)構(gòu)的聚合物：

4、

5、式i中，n表示聚合度；

6、l為單鍵、碳原子數(shù)為2-10的取代或未取代的乙烯基、碳原子數(shù)為6-30的取代或未取代的芳基、或碳原子數(shù)為3-30的取代或未取代的雜芳基；l中，取代基各自獨立地包括為氫、氘、鹵素、碳原子數(shù)為1-4的烷基、碳原子數(shù)為6-12的芳基或碳原子數(shù)為5-12的雜芳基；

7、a為吸電子基團；

8、r選自氫、氘、碳原子數(shù)為1-30的取代或未取代的烷基、碳原子數(shù)為1-30的取代或未取代的烷氧基、碳原子數(shù)為1-30的取代或未取代的烷硫基、碳原子數(shù)為4-30的取代或未取代的環(huán)烷基、碳原子數(shù)為6-60的取代或未取代的芳基、或碳原子數(shù)為3-60的取代或未取代的雜芳基；r中，各取代基獨立地選自氘、鹵素、cn氰基、碳原子數(shù)為1-10的烷基、碳原子數(shù)為3-10的環(huán)烷基、碳原子數(shù)為6-25的芳基或碳原子數(shù)為5-20的雜芳基。

9、在一些實施例中，a選自取代或未取代的苯并三唑基、取代或未取代的苯并噻二唑基、取代或未取代的苯并硒二唑基、取代或未取代的噻吩并噻吩基、取代或未取代的噻吩并吡咯二酮基、取代或未取代的苯并二噻吩二酮基、取代或未取代的喹喔啉基、取代或未取代的萘二酰亞胺基、取代或未取代的苝四甲酰二亞胺基、或取代或未取代的雙噻吩酰亞胺基；

10、可選地，a中的取代基各自獨立地選自氘、cn、鹵素、碳原子數(shù)為1～18的烷基、碳原子數(shù)為1～18的鹵代烷基、羧基或碳原子數(shù)為1～18的酯基。

11、在一些實施例中，a選自以下基團中的任一種：

12、

13、其中，各r1獨立地為氫、氘、碳原子數(shù)為1～18的烷基或碳原子數(shù)為1～18的鹵代烷基；

14、各r2獨立地為氫、氘、鹵素、碳原子數(shù)為1～18的烷基或碳原子數(shù)為1～18的鹵代烷基。

15、在一些實施例中，l為單鍵、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的聯(lián)二呋喃基、取代或未取代的呋喃乙烯呋喃基、取代或未取代的噻吩基、取代或未取代的聯(lián)二噻吩基、取代或未取代的噻吩乙烯噻吩基、取代或未取代的硒吩基、取代或未取代的聯(lián)二硒吩基、或取代或未取代的硒吩乙烯硒吩基；

16、可選地，l中的取代基選自氫、氘、鹵素、碳原子數(shù)為1-4的烷基碳原子數(shù)為6-12的芳基或碳原子數(shù)為5-12的雜芳基。

17、在一些實施例中，r選自碳原子數(shù)為3～18的烷基。

18、在一些實施例中，n＝1～200。

19、在一些實施例中，所述電子傳輸層的材料包括以下結(jié)構(gòu)所示的聚合物中的一種或多種：

20、

21、

22、其中，各r1獨立地為氫、氘、碳原子數(shù)為1～10的烷基或碳原子數(shù)為1～10的鹵代烷基；

23、各r2獨立地為氫、氘、鹵素、碳原子數(shù)為1～10的烷基或碳原子數(shù)為1～10的鹵代烷基；

24、r3、r4、r5和r6相同或不同，且各自獨立地選自碳原子數(shù)為1-8的烷基。

25、在一些實施例中，所述聚合物的homo能級為-5.4ev～-8.0ev，lumo能級為-3.4ev～-4.5ev。

26、在一些實施例中，所述鈣鈦礦吸光層的材料的結(jié)構(gòu)通式為abx3或a2cdx6，其中，a為一價陽離子，b為二價金屬陽離子，c為一價金屬陽離子，d為三價金屬陽離子，x為一價陰離子；

27、可選地，a包括甲胺基、乙胺基、丙胺基、丁胺基、戊胺基、己胺基、甲脒基、咪唑基、li+、na+、k+、rb+和cs+中的至少一種；

28、可選地，b包括pb2+、cs2+、sn2+、zn2+、ti2+、sb2+、bi2+、ni2+、fe2+、co2+、cu2+、ge2+、mg2+、ca2+、in2+、al2+、mn2+、cr2+、mo2+和eu2+中的一種或多種；

29、可選地，c包括ag+、cs+、k+和ru+中一種或多種；

30、可選地，d包括bi3+、sb3+和in3+中的一種或多種；

31、可選地，x包括f-、i-、br-和cl-中的一種或多種。

32、在一些實施例中，所述空穴傳輸層材料包括氧化鎳、2,2,7,7-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、三蝶烯為核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、n-(4-苯胺)咔唑-螺雙芴、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚噻吩、氧化鉬、碘化亞銅和氧化亞銅中的一種或多種。

33、本申請的第二方面，還提供一種用電裝置，包括本申請的第一方面的鈣鈦礦太陽能電池。

技術(shù)特征：

1.一種鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，包括透明電極以及設(shè)置在所述透明電極之上的功能層和電極層，所述功能層包括電子傳輸層、空穴傳輸層，以及設(shè)置于所述電子傳輸層與空穴傳輸層之間的鈣鈦礦吸光層；其中，所述電子傳輸層的材料包含具有如下式i所示結(jié)構(gòu)的聚合物：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，a選自取代或未取代的苯并三唑基、取代或未取代的苯并噻二唑基、取代或未取代的苯并硒二唑基、取代或未取代的噻吩并噻吩基、取代或未取代的噻吩并吡咯二酮基、取代或未取代的苯并二噻吩二酮基、取代或未取代的喹喔啉基、取代或未取代的萘二酰亞胺基、取代或未取代的苝四甲酰二亞胺基、或取代或未取代的雙噻吩酰亞胺基；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，a選自以下基團中的任一種：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，l為單鍵、取代或未取代的乙烯基、取代或未取代的苯基、取代或未取代的呋喃基、取代或未取代的聯(lián)二呋喃基、取代或未取代的呋喃乙烯呋喃基、取代或未取代的噻吩基、取代或未取代的聯(lián)二噻吩基、取代或未取代的噻吩乙烯噻吩基、取代或未取代的硒吩基、取代或未取代的聯(lián)二硒吩基、或取代或未取代的硒吩乙烯硒吩基；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，r選自碳原子數(shù)為3～18的烷基。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，n＝1～200。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述電子傳輸層的材料包括以下結(jié)構(gòu)所示的聚合物中的一種或多種：

8.根據(jù)權(quán)利要求1～7任一項所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述聚合物的homo能級-5.4～-8.0ev，lumo能級為-3.4～-4.5ev。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述鈣鈦礦吸光層的材料的結(jié)構(gòu)通式為abx3或a2cdx6，其中，a為一價陽離子，b為二價金屬陽離子，c為一價金屬陽離子，d為三價金屬陽離子，x為一價陰離子；

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣鈦礦太陽能電池，其特征在于，所述空穴傳輸層材料包括氧化鎳、2,2,7,7-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、[4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基]磷酸、聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚-3已基噻吩、三蝶烯為核的三苯胺、3,4-乙烯二氧噻吩-甲氧基三苯胺、n-(4-苯胺)咔唑-螺雙芴、聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺)、聚噻吩、氧化鉬、碘化亞銅和氧化亞銅中的一種或多種。

11.一種用電裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求1～10任一項所述的鈣鈦礦太陽能電池。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種鈣鈦礦太陽能電池，其中電子傳輸層的材料包含具有如下式I所示結(jié)構(gòu)的聚合物。本申請?zhí)峁┑碾娮觽鬏敳牧?，是基于雙噻吩酰亞胺(BTI)為結(jié)構(gòu)單元的雙受體聚合物材料，以雙噻吩酰亞胺作為其中一個受體結(jié)構(gòu)單元，配合其他受體單元和橋連基團對材料的分子結(jié)構(gòu)進行調(diào)控，具有良好的電子傳輸特性，能夠有效提升鈣鈦礦太陽能電池的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：史若璇,劉霄,黃志涵,梁偉風,涂保,陳長松,郭永勝
受保護的技術(shù)使用者：寧德時代新能源科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10