一种空穴传输层前驱体溶液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种空穴传输层前驱体溶液，包括：空穴传输材料、第一稀释剂以及第二稀释剂；其中，所述空穴传输材料为金属镍的化合物和/或金属镍的配合物，所述空穴传输材料的摩尔浓度为0.02

【技术实现步骤摘要】
一种空穴传输层前驱体溶液及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池
，尤其涉及一种空穴传输层前驱体溶液及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]近几年来，基于有机无机金属卤化物钙钛矿(ABX3)的太阳能电池由于其独特的物理化学性质受到了广泛的关注。这种钙钛矿材料具有很高的消光系数、较强的电荷传递能力、长的载流子寿命、长的载流子扩散距离以及特殊的双极性，同时低成本易制作。自2009年至今，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从最初的3.8％增长到了25.8％，使之成为最有可能在未来代替传统单晶硅太阳能电池的新型太阳能电池。
[0003]钙钛矿太阳能电池在器件结构上可分为正置结构(n
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i
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p型)与倒置结构(p
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i
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n型)。在典型结构中，包括了导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层以及金属电极。当能量大于钙钛矿禁带宽度的光子入射钙钛矿太阳能电池时，钙钛矿吸光材料受光激发产生激子，激子在材料内部和界面处分离形成导带电子和价带空穴；随后，电子和空穴分别注入到电子传输材料的导带和空穴传输材料的最高占有分子轨道(HOMO)；最后，注入到电子传输材料导带的电子被导电基底收集后传向外电路，空穴传输层中的空穴经金属电极流向外电路，从而形成一个完整的循环。尽管钙钛矿太阳能电池的效率实现了跨越式的发展，但是其仍然面临着稳定性差、存在J
‑
V迟滞和成本较高等关键问题，极大地限制了其商业化应用。
[0004]目前，Spiro
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OMe TAD为钙钛矿太阳能电池广泛使用的空穴传输材料。但是Spiro
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OMe TAD也存在很多缺点，例如：(1)合成工艺复杂、件苛刻、纯化困难，导致价格昂贵；(2)空穴迁移率较低，需加入掺杂剂(例如Li
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TFSI)来提高其空穴传输性能，以制备高效率的钙钛矿太阳能电池，但是此类掺杂剂在大气环境下极容易潮解导致电池性能的衰退。上述缺点限制了其在钙钛矿太阳能电池中的大规模应用。因此，开发合成简单、成本较低以及空穴传输性能好的空穴传输材料来替代Spiro
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OMe TAD就具有极其重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种空穴传输层前驱体溶液及其制备方法与应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]本专利技术的第一方面是提供一种空穴传输层前驱体溶液，包括：空穴传输材料、第一稀释剂以及第二稀释剂；
[0008]其中，所述空穴传输材料为金属镍的化合物和/或金属镍的配合物，所述空穴传输材料的摩尔浓度为0.02
‑
10mol/L；所述第一稀释剂与所述第二稀释剂的体积比为1：(0.1
‑
1000)。
[0009]优选地，所述空穴传输材料选自双(2,4
‑
戊二酮酸)镍(II)水合物、NiC2O4、NiSO4、
NiSO4·
7H2O、NiCO3、NiF2、NiBr2、NiI2、NiCl2·
6H2O、NiCl2、Ni(OH)2、Ni(OH)3、Ni2O3、Ni(CO)4、(C2H5)2Ni、[Ni(NH3)6]Cl2、[Ni(CN)4]Cl2、Ni(NO3)2·
H2O、[Ni(en)3]Cl2或[Ni(H2O)6]Cl2中的至少一种。
[0010]优选地，所述第一稀释剂选自甲醇、乙腈、水、氯苯、甲苯、乙醇、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、丙酮、异丙醇、乙酸乙酯、氨水或甲胺水溶液中的至少一种。
[0011]优选地，所述第二稀释剂选自乙醇、丙酮、二氧六环、四氢呋喃、甲乙酮、正丁醇、乙酸乙酯、乙醚、异丙醚、二氯甲烷、氯仿、溴乙烷、苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、己烷中的至少一种。
[0012]本专利技术的第二方面是提供一种如上所述空穴传输层前驱体溶液的制备方法，步骤包括：将所述空穴传输材料、所述第一稀释剂以及所述第二稀释剂混合，并进行分散处理后，即得所述空穴传输层前驱体溶液。
[0013]本专利技术的第三方面是提供一种空穴传输层，由如上所述的空穴传输层前驱体溶液制得。
[0014]优选地，所述空穴传输层的制备方法选自旋涂法、喷涂法、刮涂法、浸泡法或狭缝涂布法中的至少一种。
[0015]本专利技术的第四方面是提供一种反式钙钛矿太阳能电池，包括：导电基底、空穴传输层、钙钛矿吸光层、如上所述的电子传输层、阻挡层以及电极。
[0016]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0017]本专利技术的空穴传输层前驱体溶液能够通过喷涂、旋涂等方法均匀地附着在FTO玻璃上，经过退火后，即可得到覆盖均匀的NiO
x
空穴传输层，相比其他方法，能够得到结晶更加良好的NiO
x
结晶，同时高温下，能将多余的水分排出，更有利于载流子的传输，提高了载流子的传输速度，从而提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率；且NiO
x
的化学稳定性好、空穴迁移率高、易制备，相比于使用化合物互相反应所制得的NiO
x
，由于本专利技术的空穴传输层前驱体溶液中只有单种镍的化合物，故制备得到的NiO
x
具有更高的纯度，进而更有利于空穴载流子的迁移；本专利技术的空穴传输层前驱体溶液应用于反式钙钛矿电池中，可实现钙钛矿薄膜表面上的大面积无损涂布，且制备得到的反式钙钛矿电池性能和稳定性更佳，且由于该反式钙钛矿太阳能电池的空穴传输层通过溶胶凝胶法大面积制备，更易于产业化生产。
具体实施方式
[0018]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。
[0021]本专利技术提供一种空穴传输层前驱体溶液，包括：空穴传输材料、第一稀释剂以及第二稀释剂；
[0022]根据本专利技术的一些实施例，所述空穴传输材料为金属镍的化合物和/或金属镍的配合物，包括但不限于双(2,4
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戊二酮酸)镍(II)水合物、NiC2O4、NiSO4、NiSO4·
7H2O、NiCO3、NiF2、NiBr2、NiI2、NiCl2·
6H2O、NiCl2、Ni(OH)2、Ni(OH)3、Ni2O3、Ni(CO)4、(C2H5)2Ni、[Ni(NH3)6]Cl2、[Ni(CN)4]Cl2、Ni(NO3)2·
H2O、[Ni(en)3]Cl2或[Ni(H2O)6]Cl2中的至少一种；所述空穴传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空穴传输层前驱体溶液，其特征在于，包括：空穴传输材料、第一稀释剂以及第二稀释剂；其中，所述空穴传输材料为金属镍的化合物和/或金属镍的配合物，所述空穴传输材料的摩尔浓度为0.02
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10mol/L；所述第一稀释剂与所述第二稀释剂的体积比为1：(0.1
‑
1000)。2.根据权利要求1所述的空穴传输层前驱体溶液，其特征在于，所述空穴传输材料选自双(2,4
‑
戊二酮酸)镍(II)水合物、NiC2O4、NiSO4、NiSO4·
7H2O、NiCO3、NiF2、NiBr2、NiI2、NiCl2·
6H2O、NiCl2、Ni(OH)2、Ni(OH)3、Ni2O3、Ni(CO)4、(C2H5)2Ni、[Ni(NH3)6]Cl2、[Ni(CN)4]Cl2、Ni(NO3)2·
H2O、[Ni(en)3]Cl2或[Ni(H2O)6]Cl2中的至少一种。3.根据权利要求1所述的空穴传输层前驱体溶液，其特征在于，所述第一稀释剂选自甲醇、乙腈、水、氯苯、甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：时晓磊，毕恩兵，陈汉，
申请(专利权)人：上海黎元新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：