咔唑盐及其衍生物以及在制备太阳能电池中的应用制造技术

本申请公开了一种太阳能电池，包括有机层，所述有机层含有至少一种如式I化合物：其中A

【技术实现步骤摘要】
咔唑盐及其衍生物以及在制备太阳能电池中的应用


[0001]本申请涉及太阳能电池
，具体涉及一种咔唑盐及其衍生物以及在制备太阳能电池中的应用。

技术介绍

[0002]有机
‑
无机杂化钙钛矿太阳能电池引起特殊的光电性能而备受关注，比如光吸收系数大，自由载流子扩散长度长，具有双极性特性及高浓度的缺陷容忍等。因此，其效率迅速从2009年的3.8％攀升至25％以上。随着时间推移，钙钛矿太阳能电池在效率和稳定性方面越来越受到限制。这主要是因为钙钛矿的体表仍存在很多缺陷未得到有效解决，从而导致器件存在很多问题，比如严重的VOC损失、较大的迟滞现象及较差的稳定性。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本申请提出了一种太阳能电池，由于其有机层中含有如下文所示的式I化合物，式I化合物为咔唑盐及其衍生物，咔唑盐及其衍生物具有较高的空穴提取性能，降低了界面非辐射复合缺陷，抑制相分离，从而降低器件的VOC损失并提高器件效率。
[0004]本申请提供一种太阳能电池，包括有机层，所述有机层含有至少一种式I化合物：
[0005][0006]其中A
+
为Li
+
、K
+
、Na
+
、Rb
+
、Cs
+
、NH
4+
，优选为Li
+
、K
+
或Cs
+
；
[0007]R1、R2独立地选自氢、卤素、烷基、烷氧基、磺酸基、烯基、炔基、芳基或杂芳基中的一种，
[0008]n≥1。
[0009]进一步地，所述式I化合物选自以下结构中的一种：
[0010][0011]进一步地，所述有机层包括依次层叠设置的空穴传输层、界面修饰层以及钙钛矿吸收层，且所述界面修饰层内含有所述式I化合物。
[0012]进一步地，所述空穴传输层内掺杂有所述式I化合物和/或所述钙钛矿吸收层内掺
杂有所述式I化合物，
[0013]优选地，当所述钙钛矿吸收层内掺杂有所述式I化合物时，所述式I化合物的掺杂浓度为0.01％
‑
0.1％；
[0014]优选地，当所述空穴传输层内掺杂有所述式I化合物时，所述式I化合物的掺杂浓度为0.01％
‑
50％。
[0015]进一步地，所述有机层包括层叠设置的空穴传输层和钙钛矿吸收层，且所述空穴传输层和钙钛矿吸收层中至少有一层内掺杂有式I化合物，优选地，所述式I化合物的掺杂浓度为0.01％
‑
50％。
[0016]进一步地，所述空穴传输层的空穴传输材料选自氧化钼层、[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺](PTAA)层、碘化铜层、2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9'
‑
螺二芴)层、PEDOT层、PEDOT:PSS层、P3HT层、P3OHT层、P3ODDT层、NiOx层或CuSCN层；优选为KX3
‑
3([2
‑
(3,6
‑
二甲氧基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基)乙基]膦酸)、PTAA(聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺])或者NiOx中的一种。
[0017]进一步地，所述钙钛矿吸收层的钙钛矿材料的化学通式为AB(X
n
Y1‑
n
)3，其中A选自CH3NH3、C4H9NH3、NH2＝CHNH2或碱金属中的一种或多种；B选自Pb或Sn的二价金属离子；X、Y均为卤素，且X与Y不相同；n为1、2或3。
[0018]进一步地，所述空穴传输层背离所述钙钛矿吸收层一侧的表面层叠有基底。
[0019]进一步地，所述基底为电池衬底或晶硅底电池。
[0020]进一步地，所述晶硅底电池选自PERC电池、TOPCon电池、HJT电池、IBC电池或HBC电池中的一种。
[0021]本申请提供一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0022]提供基底；
[0023]在所述基底的一侧表面上制备有机层；
[0024]所述有机层中含有至少一种式I化合物。
[0025]进一步地，将含有所述式I化合物的溶液与溶剂混合得到混合液，将所述混合液施加于基底上得到有机层，优选地，所述溶剂为乙醇、正丙醇、异丙醇或2
‑
甲氧基乙醇。
[0026]本申请提供一种咔唑盐及其衍生物，其结构如下式I：
[0027][0028]其中A
+
为Li
+
、K
+
、Na
+
、Rb
+
、Cs
+
、NH
4+
，优选为Li
+
、K
+
或Cs
+
；
[0029]R1、R2独立地选自氢、卤素、烷基、烷氧基、磺酸基、烯基、炔基、芳基或杂芳基中的一种，
[0030]n≥1。
[0031]进一步地，所述咔唑盐及其衍生物选自以下结构中的一种：
[0032][0033]本申请提供一种咔唑盐及其衍生物在光电器件中的应用。
[0034]本申请提供的太阳能电池，在所述有机层中引入式I化合物，其中式I化合物为咔唑盐及其衍生物具有较高的空穴提取性能，可以降低界面非辐射复合缺陷，抑制相分离，从而降低器件的VOC损失并提高器件效率。式I化合物中的A离子为锂离子、钾离子、钠离子、铷离子、铯离子等碱金属离子会逐渐渗透进钙钛矿晶格减少空位缺陷，可能对离子迁移有一定抑制作用，从而抑制钙钛矿太阳能电池器件的迟滞并改善稳定性。式I化合物中的R1以及R2可以为烷烃、甲氧基、乙氧基、铵盐、磺酸盐等基团可钝化界面缺陷，降低界面势垒，增强空穴载流子的传输，从而提高器件性能。
附图说明
[0035]附图用于更好地理解本申请，不构成对本申请的不当限定。其中：
[0036]图1为本申请提供的单层太阳能电池的结构示意图。
[0037]图2为本申请提供的叠层太阳能电池的结构示意图。
[0038]附图标记说明
[0039]1‑
基底，2
‑
第一透明导电层，3
‑
空穴传输层，4
‑
界面修饰层，5
‑
钙钛矿吸收层，6
‑
电子阻挡/钝化层，7
‑
电子传输层，8
‑
缓冲层，9
‑
第二透明导电层，10
‑
背电极。
具体实施方式
[0040]以下对本申请的示范性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池，其特征在于，包括有机层，所述有机层含有至少一种式I化合物：其中A
+
为Li
+
、K
+
、Na
+
、Rb
+
、Cs
+
、NH
4+
，优选为Li
+
、K
+
或Cs
+
；R1、R2独立地选自氢、卤素、烷基、烷氧基、磺酸基、烯基、炔基、芳基或杂芳基中的一种，n≥1。2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述式I化合物选自以下结构中的一种：3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述有机层包括依次层叠设置的空穴传输层、界面修饰层以及钙钛矿吸收层，且所述界面修饰层内含有所述式I化合物。4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层内掺杂有所述式I化合物和/或所述钙钛矿吸收层内掺杂有所述式I化合物，优选地，当所述钙钛矿吸收层内掺杂有所述式I化合物时，所述式I化合物的掺杂浓度为0.01％
‑
0.1％；优选地，当所述空穴传输层内掺杂有所述式I化合物时，所述式I化合物的掺杂浓度为0.01％
‑
50％。5.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述有机层包括层叠设置的空穴传输层和钙钛矿吸收层，且所述空穴传输层和钙钛矿吸收层中至少有一层内掺杂有式I化合物，优选地，所述式I化合物的掺杂浓度为0.01％
‑
50％。6.根据权利要求4或5所述的太阳能电池，其特征在于，所述空穴传输层的空穴传输材料选自氧化钼层、[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺](PTAA)层、碘化铜层、2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]
‑
9,9'
‑
螺二芴)层、PEDOT层、PEDOT:PSS层、P3HT层、P3OHT层、P3ODDT层、NiOx层或CuSCN层；优选为KX3
‑
3([2
‑
(3,6
‑
二甲氧基<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华，董鑫，何永才，丁蕾，王永磊，顾小兵，何博，徐希翔，
申请(专利权)人：隆基绿能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：