本發(fā)明涉及太陽能電池器件，尤其涉及一種空穴傳輸層及制備方法、鈣鈦礦太陽能電池。

背景技術(shù)：

1、鈣鈦礦太陽能電池以其具有良好的光學(xué)吸收系數(shù)、發(fā)光量子效率、較高的缺陷態(tài)容限、長程的電荷輸運(yùn)以及低成本的制造工藝等諸多優(yōu)點(diǎn)，受到廣泛關(guān)注，具有強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。空穴傳輸層是鈣鈦礦太陽能電池的重要組成部分，對其器件效率和穩(wěn)定性的高低起到重要作用。spiro?ometad是目前使用較為廣泛的空穴傳輸材料，通常加入鋰化合物li-tfsi提升spiro-ometad的電導(dǎo)率和空穴遷移率。但由于li-tfsi在有機(jī)溶劑中的溶解性不高，容易導(dǎo)致其在spiro-ometad中發(fā)生聚集。此外，li-tfsi的li+的離子半徑較小，容易發(fā)生離子遷移，限制了鈣鈦礦太陽能電池的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)主要解決的技術(shù)問題是的li-tfsi摻雜的spiro?ometad型空穴傳輸材料中，li-tfsi在摻雜過程中溶解度不高、li+容易發(fā)生遷移的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)采用的一個技術(shù)方案是：第一方面，一種空穴傳輸層，空穴傳輸層包括螯合劑摻雜的spiro-ometad，其中，螯合劑包括乙二胺四乙酸及其鹽類、酞菁類衍生物、以及卟啉類衍生物中的一種或多種。

3、本技術(shù)的實(shí)施例提供的螯合劑與鋰化合物li-tfsi中的li+發(fā)生螯合作用，增加li-tfsi在有機(jī)溶劑中的溶解性和分散性，抑制其在spiro-ometad中的聚集，改善形成的空穴傳輸層中空穴的提取與傳輸，提升器件效率；此外，通過螯合劑的成環(huán)作用，與li-tfsi反應(yīng)形成較為穩(wěn)定的螯合產(chǎn)物，有效地減少li+的遷移，抑制li+與鈣鈦礦層發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步改善器件穩(wěn)定性。

4、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供一種由螯合劑摻雜的spiro-ometad作為空穴傳輸層的方案，通過螯合劑的摻雜，改善spiro-ometad的膜層質(zhì)量，減少離子遷移，減少遷移的離子與鈣鈦礦層發(fā)生的反應(yīng)，提高相應(yīng)的鈣鈦礦太陽能電池的器件穩(wěn)定性。

5、在一些實(shí)施例中，螯合劑包括乙二胺四乙酸鹽，乙二胺四乙酸鹽的結(jié)構(gòu)通式為：

6、其中，m包括na+、cu2+、fe2+、co2+、ni2+、ca2+、mg2+中的一種或多種。

7、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供乙二胺四乙酸及其鹽類作為螯合劑，乙二胺四乙酸及其鹽類的羧基官能團(tuán)與鋰化合物li-tfsi中的li+發(fā)生螯合作用，增加li-tfsi在有機(jī)溶劑中的溶解性和分散性，抑制其在spiro-ometad中的聚集，改善形成的空穴傳輸層中空穴的提取與傳輸，提升器件效率；此外，通過螯合劑的成環(huán)作用，與li-tfsi反應(yīng)形成較為穩(wěn)定的螯合產(chǎn)物，有效地減少li+的遷移，抑制li+與鈣鈦礦層發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步改善器件穩(wěn)定性。

8、在一些實(shí)施例中，螯合劑包括酞菁類衍生物，酞菁類衍生物的結(jié)構(gòu)通式為：

9、其中，r1、r2、r3、r4均包括氫、鹵素、甲基、甲氧基、氨基、羥基、羧基、磺酸基、苯基、苯氧基、環(huán)烷基、鏈烯基、環(huán)烯基、炔基、芳烷基中的一種或多種；m包括na+、cu2+、fe2+、co2+、ni2+、ca2+、mg2+中的一種或多種。

10、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供酞菁類衍生物作為螯合劑，酞菁類衍生物的部分官能團(tuán)與鋰化合物li-tfsi中的li+發(fā)生螯合作用，增加li-tfsi在有機(jī)溶劑中的溶解性和分散性，抑制其在spiro-ometad中的聚集，改善形成的空穴傳輸層中空穴的提取與傳輸，提升器件效率；此外，通過螯合劑的成環(huán)作用，與li-tfsi反應(yīng)形成較為穩(wěn)定的螯合產(chǎn)物，有效地減少li+的遷移，抑制li+與鈣鈦礦層發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步改善器件穩(wěn)定性。

11、在一些實(shí)施例中，酞菁類衍生物包括：2,9,16,23-四苯氧基酞菁銅、四羧酸酞菁銅、全氟酞菁銅、八羥基酞菁銅、四叔丁基酞菁銅、四叔丁基-2,3-萘酞菁鎂、四氨基酞菁銅、四苯基硫代酞菁銅中的一種或多種。

12、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，通過

13、在一些實(shí)施例中，螯合劑包括卟啉類衍生物，卟啉類衍生物的結(jié)構(gòu)通式為：

14、其中，r1、r2、r3、r4均包括氫、鹵素、甲基、甲氧基、氨基、羥基、羧基、磺酸基、苯基、環(huán)烷基、鏈烯基、環(huán)烯基、炔基、芳烷基中的一種或多種；r包括氫、鹵素、烷基、苯基、萘基、烷氧基、苯氧基、氨基、羥基、羧基、磺酸基、吡啶基、噻吩基中的一種或多種；m包括na+、cu2+、fe2+、co2+、ni2+、ca2+、mg2+中的一種或多種。

15、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供卟啉類衍生物作為螯合劑，卟啉類衍生物的部分官能團(tuán)與鋰化合物li-tfsi中的li+發(fā)生螯合作用，增加li-tfsi在有機(jī)溶劑中的溶解性和分散性，抑制其在spiro-ometad中的聚集，改善形成的空穴傳輸層中空穴的提取與傳輸，提升器件效率；此外，通過螯合劑的成環(huán)作用，與li-tfsi反應(yīng)形成較為穩(wěn)定的螯合產(chǎn)物，有效地減少li+的遷移，抑制li+與鈣鈦礦層發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步改善器件穩(wěn)定性。

16、在一些實(shí)施例中，卟啉類衍生物包括：5,10,15,20-四苯基卟啉銅、四(4-氨基苯基)卟啉銅、四(2-萘)卟啉銅、四(4-吡啶基)卟啉鎂、四(4-甲氧基苯基)卟啉銅、四(2-噻吩基)卟啉銅、四(4-羧基苯基)卟啉銅中的一種或多種。

17、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，

18、在一些實(shí)施例中，螯合劑與spiro-ometad的摩爾比為(0-0.32):1。

19、在本技術(shù)一個或多個實(shí)施例中，螯合劑與spiro-ometad的摩爾比在(0-0.32):1的范圍內(nèi)，增加了li-tfsi在有機(jī)溶劑中的溶解性和分散性，抑制其在spiro-ometad中的聚集，形成的空穴傳輸層的品質(zhì)較高。

20、在一些實(shí)施例中，螯合劑摻雜的spiro-ometad的厚度為60nm-160nm。

21、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供一些具體的螯合劑摻雜的spiro-ometad的厚度，螯合劑摻雜的spiro-ometad在該厚度范圍內(nèi)，具有良好的空穴提取與傳輸效率。

22、第二方面，本技術(shù)的實(shí)施例提供一種空穴傳輸層的制備方法，包括：

23、將螯合劑、li-tfsi和spiro-ometad添加至溶劑中得到混合溶液；其中，螯合劑包括乙二胺四乙酸及其鹽類、酞菁類衍生物、以及卟啉類衍生物中的一種或多種；

24、將混合溶液涂覆至鈣鈦礦層上；

25、對混合溶液進(jìn)行退火。

26、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供空穴傳輸層的制備方法，通過在空穴傳輸層的形成過程中，摻雜入螯合劑成分，以改善所形成的空穴傳輸層的空穴的提取與傳輸，提升器件效率，此外還減少li+的遷移，抑制li+與鈣鈦礦層發(fā)生反應(yīng)，改善器件穩(wěn)定性。

27、在一些實(shí)施例中，混合溶液中，spiro-ometad的濃度為46mg/ml-96mg/ml，li-tfsi的濃度為6mg/ml-12mg/ml，螯合劑的濃度大于0且小于12mmol/ml。

28、本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供形成空穴傳輸層的混合溶液中spiro-ometad、li-tfsi、螯合劑的濃度，以增加li-tfsi在有機(jī)溶劑中的溶解性和分散性，抑制其在spiro-ometad中的聚集，改善形成的空穴傳輸層中空穴的提取與傳輸，提升器件效率；此外，螯合劑與li-tfsi反應(yīng)形成較為穩(wěn)定的螯合產(chǎn)物，有效地減少li+的遷移，抑制li+與鈣鈦礦層發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步改善器件穩(wěn)定性。

29、第三方面，本技術(shù)的實(shí)施例提供一種鈣鈦礦太陽能電池，包括依次層疊設(shè)置的第一電極層、電子傳輸層、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層以及第二電極層；其中，空穴傳輸層為第一方面提供的任一空穴傳輸層，或空穴傳輸層為第二方面提供的任一方法制備的空穴傳輸層。

30、在本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供一些具體的鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)，其空穴傳輸層為第一方面提供的任一空穴傳輸層，或空穴傳輸層為第二方面提供的任一方法制備的空穴傳輸層，增加li-tfsi在有機(jī)溶劑中的溶解性和分散性，抑制其在spiro-ometad中的聚集，改善形成的空穴傳輸層中空穴的提取與傳輸，提升器件效率；此外，通過螯合劑的成環(huán)作用，與li-tfsi反應(yīng)形成較為穩(wěn)定的螯合產(chǎn)物，有效地減少li+的遷移，抑制li+與鈣鈦礦層發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)一步改善器件穩(wěn)定性。

31、在一些實(shí)施例中，第一電極層為透明導(dǎo)電層，第二電極層為金屬電極。

32、在本技術(shù)的一個或多個實(shí)施例中，提供一些具體的第一電極層和第二電極層，以使得實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池的正常運(yùn)行。

33、第四方面，本技術(shù)的實(shí)施例提供一種光伏組件，包括如第三方面提供的任一鈣鈦礦太陽能電池。

34、本技術(shù)的實(shí)施例中，光伏組件包括若干個電池串，每個電池串包括通過焊帶等連接器進(jìn)行串聯(lián)的多個鈣鈦礦太陽能電池。在光伏組件中，除了電池串之外，還包括正面玻璃、正面封裝膠膜、背面封裝膠膜、背面玻璃等。