2-[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐在钙钛矿太阳能电池中的应用制造技术

本发明专利技术涉及太阳能电池技术领域，具体公开2

【技术实现步骤摘要】
2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐在钙钛矿太阳能电池中的应用


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，尤其涉及2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐在钙钛矿太阳能电池中的应用。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池具有成本低，制备工艺简单，性能优异的优点，是最具前景的太阳能电池之一。到目前为止，钙钛矿太阳能电池的稳定性和大规模生产是实现钙钛矿太阳能电池商业化应用必须解决的两个关键问题。一方面，钙钛矿吸收体的晶界和界面缺陷为离子迁移提供了途径，从而导致了钙钛矿太阳能电池的相变和降解。另一方面，环境因素如氧气、水分和入射光，尤其是紫外线辐射，可以直接破坏钙钛矿层，制约着钙钛矿太阳能电池的发展。因此，提高钙钛矿太阳能电池的稳定性是实现其商业化应用必须要解决的关键问题。
[0003]目前，主要通过在钙钛矿薄膜层掺杂钝化剂的方法来提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。但是，在钙钛矿薄膜层掺杂其他添加剂会在一定程度上影响薄膜性能，不利于光生载流子的传输，减小电荷的输运能力，从而使得器件的效率降低。因此，亟需一种能够钝化钙钛矿薄膜层的方法，以提高钙钛矿太阳能电池的稳定性，提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。

技术实现思路

[0004]针对现有在钙钛矿薄膜层掺杂其他添加剂会在一定程度上影响薄膜性能，不利于光生载流子的传输，减小电荷的输运能力，从而使得器件的光电转化效率降低的问题，本专利技术提供涉及2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐在钙钛矿太阳能电池中的应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0006]2‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐作为钝化剂在钙钛矿太阳能电池中的应用。
[0007]本专利技术中2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐的结构如下所示：
[0008][0009]现对于现有技术，本专利技术首次将2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐作为钝化钙钛矿薄膜层的钝化剂，2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐中的NH
3+
可以通过氢键连接PbI2中I
‑
，有效地稳定I
‑
，防止I
‑
的逸出；含有羰基的电子可与Pb
2+
、甲胺离子(MA
+
)等离子进行配位，形成Pb
‑
O、MA
‑
O 键，减少表面的缺陷，且经2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐修饰的钙钛矿薄膜层表面，不会影响钙钛矿薄膜体相的电荷传输，能够提
高钝化钙钛矿薄膜层所组装的太阳能电池的光电转化效率和稳定性。
[0010]优选的，所述2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐的制备方法包括如下步骤：
[0011]将无水肌酸和甲醇混合均匀，得混合溶液；惰性气氛下，将氯化亚砜滴加至所述混合溶液中，于15℃～30℃反应30min～60min；然后向反应液中加入乙醚，降温析晶，过滤，干燥，得2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐。
[0012]优选的，所述甲醇与无水肌酸的摩尔比为4
‑
5:1。
[0013]需要说明的是，上述甲醇指的是无水甲醇。
[0014]优选的，所述无水肌酸与氯化亚砜的摩尔比为1:1.1～1.3。
[0015]需要说明的是，滴加氯化亚砜过程中需要控制体系的温度不超过0℃。
[0016]优选的，所述乙醚与无水肌酸的摩尔比为1～2:1。
[0017]优选的，所述降温析晶的温度为
‑
5℃～0℃，降温析晶的时间为1h～2h。
[0018]示例性的，本专利技术中上述惰性气氛可由本领域常见的惰性气体提供，如氮气、氦气等，
[0019]优选的2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐的制备方法，可以提高 2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐的收率。
[0020]本专利技术还提供了一种钝化钙钛矿薄膜层，包括2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基] 乙酸甲酯盐酸盐和2
‑
(2
‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)苯并三唑。
[0021]本专利技术中以2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐(CTY)作为钝化剂，2
‑
(2
‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)苯并三唑(UVP)作为紫外线吸收剂，通过UVP中所含的螯合环的打开和关闭吸收紫外线，从而提高了钙钛矿薄膜层的稳定性；且UVP分子中的N与Pb
2+
形成配位键，钝化Pb
2+
；协同CTY，进一步钝化I
‑
、Pb
2+
、MA
+
等离子，减少表面的缺陷，从而有效提高了钙钛矿薄膜层的抗紫外线能力，使钙钛矿层具有优异的相稳定性，同时还提高了光电转化效率。
[0022]本专利技术还提供了上述钝化钙钛矿薄膜层的制备方法，包括如下步骤：
[0023]步骤S1，将PbI2加入二甲基亚砜和N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶液中，混合均匀，得钙钛矿前驱体溶液；
[0024]取钙钛矿前驱体溶液加入2
‑
(2
‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)苯并三唑，混合均匀，得添加剂溶液；
[0025]取钙钛矿前驱体溶液加入2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐，混合均匀，得钝化剂溶液；
[0026]步骤S2，将碘化甲脒、氯化甲胺和碘甲胺溶于异丙醇中，得有机盐溶液；
[0027]步骤S3，在预处理的ITO导电玻璃上旋涂SnO2溶液，退火，得电子传输层；
[0028]步骤S4，在电子传输层上依次旋涂所述添加剂溶液和钝化剂溶液，退火，旋涂所述有机盐溶液，退火，得所述钝化钙钛矿薄膜层。
[0029]优选的，步骤S1中，所述钙钛矿前驱体溶液中PbI2的浓度为 1.4mol/L～1.5mol/L。
[0030]优选的，步骤S1中，所述二甲基亚砜和N,N
‑
二甲基甲酰胺的体积比为 8～10:1。
[0031]优选的，步骤S1中，所述添加剂溶液中2
‑
(2
‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)苯并三唑的浓度为25mM～30mM。
[0032]优选的，步骤S1中，所述钝化剂溶液中2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐的质量浓度为0.04％～0.1％。
[0033]优选的，步骤S2中，所述碘化甲脒、氯化甲胺和碘甲胺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐作为钝化剂在钙钛矿太阳能电池中的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐的制备方法包括如下步骤：将无水肌酸和甲醇混合均匀，得混合溶液；惰性气氛下，将氯化亚砜滴加至所述混合溶液中，于15℃～30℃反应30min～60min；然后向反应液中加入乙醚，降温析晶，过滤，干燥，得2
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[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐。3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，所述甲醇与无水肌酸的摩尔比为4
‑
5:1；和/或所述无水肌酸与氯化亚砜的摩尔比为1:1.1～1.3；和/或所述乙醚与无水肌酸的摩尔比为1～2:1。4.如权利要求2所述的的应用，其特征在于，所述降温析晶的温度为
‑
5℃～0℃，降温析晶的时间为1h～2h。5.一种钝化钙钛矿薄膜层，其特征在于，包括2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐和2
‑
(2
‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)苯并三唑。6.权利要求5所述的钝化钙钛矿薄膜层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，将PbI2加入二甲基亚砜和N,N
‑
二甲基甲酰胺的混合溶液中，混合均匀，得钙钛矿前驱体溶液；取钙钛矿前驱体溶液加入2
‑
(2
‑
羟基
‑5‑
甲基苯基)苯并三唑，混合均匀，得添加剂溶液；取钙钛矿前驱体溶液加入2
‑
[氨基甲酰基(甲基)氨基]乙酸甲酯盐酸盐，混合均匀，得钝化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子莹，李跃龙，吴海霞，鲍丹阳，张健，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：