在钙钛矿太阳能电池中的PEDOT制造技术

本发明专利技术涉及在钙钛矿太阳能电池中的PEDOT。更具体而言，本发明专利技术涉及一种生产层状体(1)的方法，至少包括以下工艺步骤：I)提供光活性层，其含有具有钙钛矿型晶体结构的材料；II)至少部分地用含有导电聚合物a)和有机溶剂b)的涂料组合物A)叠加光活性层；III)从在工艺步骤II)中叠加的涂料组合物A)至少部分地除去有机溶剂b)，从而得到叠加在光活性层上的导电层。本发明专利技术还涉及可通过此方法得到的层状体，涉及分散体，涉及电子装置，涉及生产光生伏打装置的方法，和涉及可通过此方法得到的光生伏打装置。

PEDOT in perovskite solar cells

【技术实现步骤摘要】
在钙钛矿太阳能电池中的PEDOT本申请是中国专利申请201580062892.0的分案申请，该中国专利申请的申请日为2015年11月17日，专利技术名称是“在钙钛矿太阳能电池中的PEDOT”。
本专利技术涉及生产层状体的方法，涉及可通过此方法得到的层状体，涉及分散体，涉及电子装置，涉及生产光生伏打装置的方法，和涉及可通过此方法得到的光生伏打装置。
技术介绍
太阳能电池是能利用光生伏打作用将光转化成电能的装置。太阳能是受关注的绿色能源，因为其是持续性的，并仅仅产生无污染的副产物。因此，目前的大量研究致力于开发太阳能电池，其具有改进的效率，且同时能连续降低材料和生产成本。当光到达太阳能电池时，一部分入射光被表面反射，并且其余的入射光传送到太阳能电池中。传送的光子被太阳能电池的吸收剂材料吸收，并且被吸收的光能激发吸收剂材料的电子，产生电子-空穴对。这些电子-空穴对然后被在太阳能电池表面上的导电电极分离并收集。太阳能电池通常是基于作为吸收剂材料的硅，通常是硅晶片的形式。在这里p-n连接通常通过提供n-型掺杂的Si基材、并将p-型掺杂层施用到一个表面上制得，或通过提供p-型掺杂的Si基材、并将n-型掺杂层施用到一个表面上制得，在这两种情况下都得到所谓的p-n连接。n-型和p-型太阳能电池都是可用的，并已经在工业规模上生产。最近，公开了使用具有钙钛矿结构的金属有机吸收剂材料的太阳能电池，其具有高于15％能量转化效率的高效率(Kim等；J.Phys.Chem.,2014,118,5615-5625)。钙钛矿型太阳能电池的典型结构是氟掺杂的氧化锡(FTO)/低价氧化钛(TiOx)/钙钛矿/空穴传输层(例如螺-OMeTAD)/银)(＝结构1)。钙钛矿是吸光活性层，并用其RMX3晶体结构定义，其中R例如是CH3NH3，M是Pb，X可以选自Cl、I和Br。HTM螺-OMeTAD是基于三苯基胺的分子(2,2’,7,7’-四(N,N’-二-对甲氧基-苯基胺)-9,9’-螺二芴)，虽然建议了多种方案，但是仍然最广泛地使用螺-OMeTAD，并且是最佳的固态空穴传输材料(Docampo等,Adv.Mater.2014,26,4013–4030)。其它方案是用于有机光生伏打装置的光活性p-型聚合物，例如P3HT和PCPDTBT，聚-和低聚-三芳基胺(PTAA)，和基于小分子的咔唑，它们主要用于所述结构中(Lim等,Adv.Mater.2014,26,6461-6466和Xu等,Adv.Mater.,2014,26,6629–6634)。但是，在现有技术中，在这些钙钛矿结构中的空穴传输材料、例如螺-OMeTAD显示低的电导率并且是低分子量材料。当作为较厚的层用于太阳能电池中时，较厚的层通常对于防止金属离子(例如银离子)从阳极扩散到光吸收活性层中或对于使得活性层的外表面平滑而言是必要的，这些材料存在尤其在半透明装置结构中的电阻损失和杂散光吸收的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是减少或甚至克服现有技术中与制造光生伏打装置相关、尤其与具有反转结构的太阳能电池相关的至少一个缺点，其中光活性层是由具有钙钛矿型晶体结构的材料制成，例如CH3NH3PbI3。尤其是，本专利技术的目的是提供生产层状体的方法或生产光生伏打装置的方法，特别是具有反转结构的太阳能电池，其中光活性层是由具有钙钛矿型晶体结构的材料制成，例如CH3NH3PbI3，其可以容易地用空穴传输层涂布，其中空穴传输层不具有在现有技术的反转钙钛矿型太阳能电池中的螺-OMeTAD-层存在的缺点。至少一个上述目标的解决方案是由以下各项独立权利要求的主题提供的，其中其从属权利要求表示本专利技术的优选实施方案，其主题也对于解决至少一个目标作出贡献。实施方案：I.一种生产层状体的方法，至少包括以下工艺步骤：I)提供光活性层，其含有具有钙钛矿型晶体结构的材料；II)至少部分地用含有导电聚合物a)和有机溶剂b)的涂料组合物A)叠加光活性层；III)从在工艺步骤II)中叠加的涂料组合物A)至少部分地除去有机溶剂b)，从而得到叠加在光活性层上的导电层。II.根据实施方案I的方法，其中具有钙钛矿型晶体结构的材料具有式R’MX3，其中R’是有机单价阳离子，其选自有机伯、仲、叔或季铵化合物，包括含氮杂环和环体系，R’具有1-15个碳原子和1-20个杂原子，或是Cs+，M是二价金属阳离子，其选自Cu2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Mn2+、Cr2+、Pd2+、Cd2+、Ge2+、Sn2+、Pb2+、Eu2+和Yb2+，和X独立地选自F-、Cl-、Br-、I-、NCS-、CN-和NCO-。III.根据实施方案II的方法，其中：R’是CH3NH3+，M是Pb2+，和X独立地选自F-、Cl-、I-和Br-。IV.根据实施方案I-III中任一项的方法，其中导电聚合物a)含有阳离子性聚噻吩。V.根据实施方案IV的方法，其中导电聚合物a)是阳离子性聚噻吩和抗衡离子形成的盐或络合物。VI.根据实施方案V的方法，其中抗衡离子是共聚物，其含有聚合的至少一部分被磺化的苯乙烯单体单元和聚合的未磺化的单体单元，并且其中未磺化的单体单元的摩尔比率是至少5％，基于在共聚物中的单体单元的总量计。VII.根据实施方案V的方法，其中抗衡离子是具有A-B-C-B-A结构的氢化苯乙烯-异戊二烯嵌段共聚物，其中嵌段A对应于至少部分地被叔丁基取代的聚苯乙烯嵌段，嵌段B对应于交替共聚的乙烯-丙烯单元的嵌段，并且嵌段C对应于磺化聚苯乙烯嵌段。VIII.根据实施方案I-VII中任一项的方法，其中用于在工艺步骤II)中至少部分地叠加光活性层的组合物A)具有小于2重量％的水含量，优选小于0.5重量％，在每种情况下基于组合物A)的总重量计。IX.根据实施方案I-VIII中任一项的方法，其中有机溶剂b)是非极性的非质子溶剂。X.根据实施方案I-IX中任一项的方法，其中有机溶剂b)的介电常数是1×10-30至20×10-30Cm。XI.根据实施方案I-X中任一项的方法，其中有机溶剂b)具有小于7D的偶极矩。XII.根据实施方案I-XI中任一项的方法，其中有机溶剂b)是当被叠加在光活性层的表面上时显示ΔA值小于5％的溶剂，其中ΔA值是由式(I)计算的：ΔA＝(A0–AD)/A0×100％(I)其中A0是在用有机溶剂b)叠加之前的光活性层的吸收率，AD是在用有机溶剂b)叠加30秒之后的光活性层的吸收率，在每种情况下在490nm下检测。XIII.根据实施方案I-XII中任一项的方法，其中在工艺步骤II)中用涂料组合物A)叠加之前，光活性层至少部分地被一个或两个额外层覆盖。XIV.一种层状体，其可以根据权利要求I-13中任一项的方法得到。XV.一种分散体，其含有：a)阳离子性聚噻吩与抗衡离子形成的盐或络合物；b)ΔA值小于5％的有机溶剂，其中ΔA值是由式(I)计算的：ΔA＝(A0–AD)/A0×100％(I)其中A0是在用有机溶剂b)叠加之前的CH3NH3PbI3层的吸收率，AD是在用有机溶剂b)叠加30秒之后的CH3NH3PbI3层的吸收率，在每种情况下在490nm下检测。XVI.一种分散体，其含有：a)阳离子性聚噻吩与抗衡离子形成的盐或络合物；b)介电常数为1×10-30至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分散体，其含有：a)阳离子性聚噻吩与抗衡离子形成的盐或络合物；b)有机溶剂；其中分散体具有小于100ppm的铁含量，基于分散体的总重量计。

【技术特征摘要】
2014.11.21 EP 14194360.51.一种分散体，其含有：a)阳离子性聚噻吩与抗衡离子形成的盐或络合物；b)有机溶剂；其中分散体具有小于100ppm的铁含量，基于分散体的总重量计。2.根据权利要求1的分散体，其中分散体具有小于50ppm的铁含量，基于分散体的总重量计。3.根据权利要求2的分散体，其中分散体具有小于10ppm的铁含量，基于分散体的总重量计。4.根据权利要求1-3中任一项的分散体，其中有机溶剂b)具有1×10-30至20×10-30Cm的介电常数。5.根据权利要求4的分散体，其中有机溶剂b)具有1×10-30至17×10-30Cm的介电常数。6.根据权利要求5的分散体，其中有机溶剂b)具有1×10-30至7×10-30Cm的介电常数。7.根据权利要求1-6中任一项的分散体，其中有机溶剂b)具有小于5％的ΔA值，其中ΔA值是由式(I)计算的：ΔA＝(A0–AD)/A0×100％(I)其中A0是在用所述溶剂叠加之前的CH3NH3PbI3层的吸收率，AD是在用所述溶剂叠加30秒之后的CH3NH3PbI3层的吸收率，在每种...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·舒曼，A·埃尔施纳，A·索特，W·勒韦尼希，R·萨奥尔，J·瑟林，N·考施比西埃斯，
申请(专利权)人：贺利氏德国有限责任两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE