富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法，涉及富勒烯材料和锡基钙钛矿太阳能电池技术领域。先从富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物中分离、纯化、干燥，得到四种位置异构体trans

【技术实现步骤摘要】
富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及富勒烯材料和锡基钙钛矿太阳能电池
，且特别涉及一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了利用太阳能解决能源危机问题以及解决化石能源燃烧带来的环境问题，研究者们对有机
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无机杂化卤化物铅基钙钛矿太阳能电池(LPSCs)进行了广泛研究。LPSCs发展十分迅速，仅仅十几年的时间，其光电转化效率就从最初的3.8％，增加到了如今的25.7％。但与此同时，铅元素的毒性和铅基钙钛矿的肖克利
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奎瑟限制等也是阻碍其进一步发展所不容忽视的问题。为了解决这些问题，非铅钙钛矿太阳能电池在近几年受到了广泛的关注。其中，锡基钙钛矿因其具有更窄的带隙、较强的激子结合能和较高的吸收系数，成为了目前最有发展潜力的非铅钙钛矿材料。
[0003]目前，锡基钙钛矿太阳能电池(TPSCs)相较主流的LPSCs的光电转换效率(PCE)还是存在明显的差距，主要原因之一就是锡基钙钛矿的导带底高于铅基钙钛矿，使得常用于反式LPSCs的富勒烯电子传输层材料(如C60、 PCBM等)与之能级匹配不好，进而导致了较大的开路电压损失。而同样为二取代富勒烯材料的茚
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C60双加合物(ICBA)，则因其异构体太多，不同批次异构体比例差异较大，易引起能量无序，进而影响器件的光电转化效率。富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物合成简单，且LUMO能级位置相对C60、PCBM等会更高，将其作为电子传输层材料与锡基钙钛矿能级更匹配。但富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物含有一系列位置异构体，且不同批次的产物中异构体的比例不同，从而导致了由不同比例的异构体组成的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物在用于TPSCs时，很难获得较稳定的光电转化效率。因此，如何调配这些异构体的比例以获得更高的 PCE受到研究者们的广泛关注。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料，此电子传输材料通过合理调配富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物不同异构体之间的配比，可减少不同批次富勒烯异构体比例的差异，减少能量无序，增强电子提取和传输能力，达到提高相应锡基钙钛矿太阳能电池光电转化效率的目的。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供上述富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料在制备锡基钙钛矿太阳能电池中的应用。
[0006]本专利技术的第三个目的在于提供一种锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法简单且参数可控，适用于工业化大规模生产。
[0007]本专利技术的第四个目的在于提供一种锡基钙钛矿太阳能电池，该电池以富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料作为电子传输层，从而可提高其光电转化效率。
[0008]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0009]本专利技术提出一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料，包括异构体trans
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2、异构体trans
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3、异构体trans
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4和异构体e，所述异构体trans
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2、异构体trans
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3、异构体trans
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4和异构体e的分子结构分别为：
[0010][0011]其中，按照质量百分比计，富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料中，所述异构体trans
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2的质量百分比为10％～30％，所述异构体 trans
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3的质量百分比为25％～40％，所述异构体trans
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4的质量百分比为 5％～10％，所述异构体e的质量百分比为20％～60％。
[0012]本专利技术提出所述的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料在制备锡基钙钛矿太阳能电池中的应用。
[0013]本专利技术提出一种锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0014]S1、制备ITO导电基底层、空穴传输层和锡基钙钛矿吸光层，其中，所述空穴传输层位于ITO导电基底层上，所述锡基钙钛矿吸光层位于空穴传输层上。
[0015]S2、合成富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物后，分离纯化，得到所述异构体trans
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2、异构体trans
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3、异构体trans
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4和异构体e；
[0016]S3、按照上述的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料的质量百分比称取所述异构体trans
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2、异构体trans
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3、异构体trans
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4和异构体e并溶解于氯苯中，得到富勒烯溶液；
[0017]S4、所述富勒烯溶液加热搅拌后，静置冷却、过滤，然后以旋涂的方式铺展在锡基钙钛矿吸光层表面，并在60～80℃下退火5～15min，得到富勒烯电子传输层薄膜；
[0018]S5、在所述富勒烯电子传输层薄膜上旋涂BCP空穴阻挡层，并在所述 BCP空穴阻挡层上沉积金属电极，得到锡基钙钛矿太阳能电池。
[0019]本专利技术还提供了一种锡基钙钛矿太阳能电池，其根据上述的制备方法制得，所述锡基钙钛矿太阳能电池自下而上依次包括ITO导电基底层、空穴传输层、锡基钙钛矿吸光层、富勒烯电子传输层、BCP空穴阻挡层和金属电极。
[0020]本专利技术实施例的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法的有益效果是：
[0021]本专利技术从富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物中分离并用甲醇纯化干燥，得到四种位置异构纯体trans
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2、trans
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3、trans
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4和e。通过合理分配这四种异构体的比例，可以控制富勒烯异构体之间的比例，减小能量无序。本专利技术采用该电子传输材料作为电子传输层制备得到的锡基钙钛矿太阳能电池的光电转化效率可达13.87％。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例1的锡基钙钛矿太阳能电池的界面扫描电镜图；
[0024]图2为本专利技术实施例1～3和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的J
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V 曲线图；
[0025]图3为本专利技术实施例1～3和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的PCE 统计图；
[0026]图4为本专利技术实施例1～3和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的V
OC
统计图；
[0027]图5为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料，其特征在于，包括异构体trans
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2、异构体trans
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3、异构体trans
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4和异构体e，所述异构体trans
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2、异构体trans
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3、异构体trans
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4和异构体e的分子结构分别为：其中，按照质量百分比计，富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料中，所述异构体trans
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2的质量百分比为10％～30％，所述异构体trans
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3的质量百分比为25％～40％，所述异构体trans
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4的质量百分比为5％～10％，所述异构体e的质量百分比为20％～60％。2.根据权利要求1所述的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料，其特征在于，按照质量百分比计，所述富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料中，所述异构体trans
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2的质量百分比为30％，所述异构体trans
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3的质量百分比为40％，所述异构体trans
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4的质量百分比为10％，所述异构体e的质量百分比为20％。3.如权利要求1～2任意一项所述的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料在制备锡基钙钛矿太阳能电池中的应用。4.一种锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备ITO导电基底层、空穴传输层和锡基钙钛矿吸光层，其中，所述空穴传输层位于ITO导电基底层上，所述锡基钙钛矿吸光层位于所述空穴传输层上；S2、合成富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物后，分离纯化，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：田成波，杨盼盼，魏展画，孙超，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：