用于钙钛矿材料光伏器件的交联表面涂层和界面层制造技术

一种光伏器件，其包括含钙钛矿材料的光活性材料和含交联聚合物的界面层，该界面层包含富勒烯或富勒烯衍生物、交联剂和一种或多种聚合物，该聚合物选自聚苯乙烯、[6,6]

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于钙钛矿材料光伏器件的交联表面涂层和界面层
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2019年11月27日提交的题为“CROSS LINKED SURFACE COATING AND INTERFACIAL LAYER FOR A PEROVSKITE MATERIAL PHOTOVOLTAIC DEVICE”的美国临时专利申请第62/941,320号的优先权，通过引用将其内容整体并入本文。

技术介绍

[0002]使用光伏(PV)从太阳能或辐射产生电能可提供许多益处，包括例如电源、低排放或零排放、独立于电网的发电、耐久的物理结构(无移动零件)、稳定且可靠的系统、模块化结构、相对快速的安装、安全的制造和使用，以及良好的公众舆论和使用接受度。
[0003]PV可以结合钙钛矿材料层作为光活性层，当暴露于光时产生电功率。PV器件中的附加层可有助于从光活性层传输电荷。电荷传输层的选择可能影响PV器件的性能和耐久性。
[0004]本公开的特征和优点对于本领域技术人员来说将是易于清楚的。尽管本领域技术人员可以做出许多改变，但这些改变处在本专利技术的精神内。

技术实现思路

[0005]根据一些实施方案，一种用于制备钙钛矿材料光伏器件的方法包括：沉积钙钛矿材料，沉积富勒烯层，沉积卤代甲硅烷基烷烃(halosilylalkane)，以及加热烷醇(alkyl hydroxide)以使卤代甲硅烷基烷烃与富勒烯结合。
[0006]根据一些实施方案，交联聚合物包括卤代甲硅烷基烷烃以及选自以下的一种或多种单体：聚苯乙烯、[6,6]‑
苯基
‑
C61
‑
丁酸甲基酯、聚(4
‑
乙烯基苯酚)、[6,6]‑
苯基
‑
C61
‑
丁酸、及其组合。
[0007]根据一些实施方案，光伏器件包括光活性材料，所述光活性材料包含钙钛矿材料。所述光伏器件还包括含交联聚合物的界面层，所述交联聚合物包含卤代甲硅烷基烷烃以及选自以下的一种或多种单体：聚苯乙烯、[6,6]‑
苯基
‑
C61
‑
丁酸甲基酯、聚(4
‑
乙烯基苯酚)、[6,6]‑
苯基
‑
C61
‑
丁酸、及其组合。
附图说明
[0008]图1是根据本公开的一些实施方案的包括活性层的典型光伏(PV)电池的示意图。
[0009]图2是示出根据本公开的一些实施方案的示例PV器件的部件的程式化图。
[0010]图3是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的部件的程式化图。
[0011]图4是示出根据本公开的一些实施方案的示例器件的部件的程式化图。
[0012]图5是示出Ruddlesden
‑
Popper钙钛矿的图示的程式化图。
[0013]图6是示出根据本公开的一些实施方案的添加了烷基铵阳离子的钙钛矿材料的图示的程式化图。
[0014]图7是示出根据本公开的一些实施方案的具有1
‑
丁基铵表面层的钙钛矿材料的图
示的程式化图。
[0015]图8是示出根据本公开的一些实施方案的具有多个巨型有机阳离子的表面层的钙钛矿材料的图示的程式化图。
[0016]图8A是示出根据本公开的一些实施方案的具有多个巨型有机阳离子的表面层的钙钛矿材料的图示的程式化图。
[0017]图9是根据本公开的一些实施方案的具有和不具有1
‑
丁基铵(“BAI”)表面涂层的钙钛矿材料所拍摄的图像比较的图示。
[0018]图10是示出根据本公开的一些实施方案的具有和不具有1
‑
丁基铵(“BAI”)表面涂层的钙钛矿材料所拍摄的图像比较图示的程式化图。
[0019]图11A
‑
D示出了根据本公开的一些实施方案的可以施加到钙钛矿材料表面的各种苝单酰亚胺和二酰亚胺。
[0020]图12是示出根据本公开的一些实施方案的添加有苝单酰亚胺铵阳离子的钙钛矿材料的图示的程式化图。
[0021]图13是示出根据本公开的一些实施方案的结合到甲脒铅碘盐钙钛矿材料的晶格中的1,4
‑
二铵丁烷的图示的程式化图。
[0022]图14是根据本公开的一些实施方案的具有各种浓度的1,4
‑
二铵丁烷的钙钛矿的X射线衍射峰(XRD)的图示。
[0023]图15提供了根据本公开的一些实施方案的具有各种浓度的1,4
‑
二铵丁烷的钙钛矿材料样品随时间变化的图像。
[0024]图16提供了根据本公开的一些实施方案的聚铵烷基阳离子的图示。
[0025]图16A是示出根据本公开的一些实施方案的结合到甲脒铅碘盐钙钛矿材料的晶格中的1,8
‑
二铵辛烷的图示的程式化图。
[0026]图16B是示出根据本公开的一些实施方案的结合到甲脒铅碘盐钙钛矿材料的晶格中的双(4
‑
氨基丁基)
‑
铵的图示的程式化图。
[0027]图16C是示出根据本公开的一些实施方案的结合到甲脒铅碘盐钙钛矿材料的晶格中的三(4
‑
氨基丁基)
‑
铵的图示的程式化图。
[0028]图17
‑
28提供了根据本公开的一些实施方案的某些有机分子的结构的图示。
[0029]图29示出了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料的X射线衍射图。
[0030]图30提供了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料的无机金属卤化物亚晶格的厚度的程式化图。
[0031]图31示出了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料光伏器件的光学和光致发光图像。
[0032]图32示出了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料光伏器件的功率输出曲线。
[0033]图33示出了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料光伏器件的电流
‑
电压(I
‑
V)扫描。
[0034]图34示出了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料光伏器件的开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)、填充因子(FF)和功率转换效率(PCE)的箱形图。
[0035]图35示出了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料光伏器件的外部量子效率(EQE)曲线。
[0036]图36示出了根据本公开的一些实施方案的钙钛矿材料光伏器件的导纳谱图。
[0037]图37示出了根据某些实施方案的交联界面层的结构。
[0038]图38示出了根据某些实施方案的交联界面层的结构。
[0039]图39示出了根据某些实施方案的交联界面层的结构。
[0040]图40示出了根据某些实施方案的交联界面层的结构。
[0041]图41示出了根据某些实施方案的交联界面层的结构。
[0042]图42示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种交联的界面层组合物，包含：富勒烯或富勒烯衍生物；交联剂；和一种或多种聚合物。2.根据权利要求1所述的交联的界面层组合物，其中所述富勒烯或富勒烯衍生物选自：通用富勒烯、取代富勒烯、内嵌富勒烯、外嵌富勒烯及其任意组合。3.根据权利要求1所述的交联的界面层组合物，其中所述富勒烯或富勒烯衍生物选自：[6,6]
‑
苯基
‑
C61
‑
丁酸甲基酯、[6,6]
‑
苯基
‑
C61
‑
丁酸、多羟基富勒烯及其任意组合。4.根据权利要求1所述的交联的界面层组合物，其中所述交联剂包括硅烷。5.根据权利要求4所述的交联的界面层组合物，其中所述硅烷是卤代甲硅烷基烷烃。6.根据权利要求1所述的交联的界面层组合物，其中所述一种或多种聚合物包括聚乙烯基芳基。7.根据权利要求1所述的交联的界面层组合物，其中所述一种或多种聚合物选自：4
‑
(聚乙烯基苯酚)、聚(3
‑
乙烯基苯酚)、聚(2
‑
乙烯基苯酚)、聚(3,5
‑
二羟基苯乙烯)、聚(3,4
‑
二羟基苯乙烯)、聚(3,4,5
‑
三羟基苯乙烯)、聚(4
‑
氯苯乙烯)及其任意组合。8.根据权利要求1所述的交联的界面层组合物，其中所述一种或多种聚合物选自：聚苯乙烯、聚乙烯基萘、聚乙烯基苯酚、聚乙烯基苯胺、聚乙烯基苯甲酸、聚乙烯基卤代芳烃、聚乙烯基吡啶、聚乙烯基噻吩、聚乙烯基吡咯、聚乙烯基呋喃、聚乙烯基吡咯烷酮及其任何组合。9.根据权利要求1所述的交联的界面层组合物，其中所述一种或多种聚合物选自：聚苊、聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯胺、聚呋喃、聚噻吩、聚吡咯及其任意组合。10.根据权利要求1所述的交联的界面层组合物，其中所述一种或多种聚合物选自：聚烯烃、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚卤代乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯基环己烷、聚乙烯胺、聚乙烯硫醇及其任何组合。11.一种光伏器件，其包括：包含钙钛矿材料的光活性材料；和包含交联聚合物的界面层，其包含：富勒烯或富勒烯衍生物；交联剂；和一种或多种聚合物。12.根据权利要求11所述的光伏器件，其中所述富勒烯或富勒烯衍生物选自：[6,6]
‑
苯基
‑
C61
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丁酸甲基酯、[6,6]
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苯基
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C61
‑
丁酸、多羟基富勒烯及其任何组合。13.根据权利要求11所述的光伏器件，其中所述富勒烯或富勒烯衍生物选自：通用富勒烯、取代富勒烯、内嵌富勒烯、外嵌富勒烯及其任意组合。14.根据权利要求11所述的光伏器件，其中所述交联剂包括硅烷。15.根据权利要求14所述的光伏器件，其中所述硅烷是卤代甲硅烷基烷烃。16.根据权利要求11所述的光伏器件，其中所述一种或多种聚合物包括聚乙烯基芳基。17.根据权利要求11所述的光伏器件，其中所述一种或多种聚合物选自：4
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(聚乙烯基苯酚)、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：立方光伏股份有限公司，
类型：发明
国别省市：