一种空穴传输材料及太阳能电池制造技术

发明专利技术涉及太阳能电池技术领域，具体为一种空穴传输材料及太阳能电池，其结构式如下式Ⅰ所示：式Ⅰ中R1为锌、铜、铁或镍中的任意一种；R2为式Ⅱ基团：Ar1、Ar2、Ar3、Ar4各自独立的为取代或未取代的C6‑

【技术实现步骤摘要】
一种空穴传输材料及太阳能电池


[0001]本专利技术涉及太阳能电池
，具体为一种空穴传输材料及太阳能电池。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池的典型结构由3部分组成：
①
用于吸光的钙钛矿层：其中激子产生并分离成电子和空穴；
②
载流子传输层，包括电子传输层（将电子从钙钛矿层提取并传输到阴极）以及空穴传输层（将空穴从钙钛矿层提取并传输到阳极）；
③
电极，包括阳极和阴极，主要由ITO、FTO以及金属（金、银）等构成。
[0003]空穴传输层将钙钛矿层产生的空穴传输到阳极，是一种有选择性的高速率传输空穴的材料，性能好的空穴传输材料能够单一地传输空穴并阻挡电子。目前空穴传输材料主要有无机、高分子聚合物以及有机小分子三大类。其中，有机小分子由于设计灵活、能级易于调控且易溶于有机溶剂、便于器件的加工而受到广泛关注。
[0004]2,2',7,7'
‑
四[N,N
‑
二(4
‑
甲氧基苯基)氨基]‑
9,9'
‑
螺二芴（spiro
‑
OMeTAD）是应用于钙钛矿太阳能电池最成功的芳胺类空穴传输材料，但其空穴迁移率和导电率都比较低，需要加入P型锂盐及4
‑
叔丁基吡啶（TBP）等掺杂剂来提高其空穴迁移率，而该类添加剂会腐蚀钙钛矿层，影响太阳能电池使用寿命。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：针对上述技术问题，本专利技术提出了一种空穴传输材料及太阳能电池。
[0006]所采用的技术方案如下：一种空穴传输材料，其结构式如下式Ⅰ所示：
；式Ⅰ中R1为锌、铜、铁或镍中的任意一种；R2为式Ⅱ基团；；Ar1、Ar2、Ar3、Ar4各自独立的为取代或未取代的C6‑
C
60
芳香族或其衍生物基团；取代基选自氘、甲氧基、甲硫基、C1‑
C6烷基、C1‑
C6氘代烷基、C1‑
C6卤代烷基、C3‑
C
10
环烷基、C3‑
C
10
氘代环烷基、C3‑
C
10
卤代环烷基、C6‑
C
60
芳香族基团、C6‑
C
60
氘代芳香族基团或
C6‑
C
60
卤代芳香族基团中的一种或一种以上。
[0007]进一步地，Ar1、Ar2、Ar3、Ar4各自独立的为取代或未取代的苯基、联苯基、蒽基、萘基、菲基、咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、9,9
‑
二甲基芴基、9,9
‑
二苯基芴基、9,9'
‑
螺二芴基；取代基选自氘、甲氧基、甲硫基、甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、苯基、联苯基。
[0008]进一步地，Ar1、Ar2、Ar3、Ar4各自独立的为以下基团：；
[0009]进一步地，R1为锌。
[0010]进一步地，所述空穴传输材料，具体为以下化合物中的任意一种或多种：；
；
。
[0011]进一步地，所述空穴传输材料的制备方法如下：将化合物A与化合物B溶于THF中，再依次加入碳酸钾、四（三苯基膦）钯，加热至回流反应，得到化合物C，在于保护性气体氛围下，将化合物C与金属有机盐在DMF中加热至120
‑
140℃反应，即得到所述空穴传输材料；
；
[0012]所述金属有机盐为醋酸锌、醋酸铜、醋酸铁或醋酸镍中的任意一种。
[0013]本专利技术还提供了一种太阳能电池，包括FTO层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极层，所述空穴传输层包括上述的空穴传输材料。
[0014]进一步地，所述电子传输层为SnO2、TiO2、ZnO中的任意一种或多种组合。
[0015]进一步地，所述钙钛矿层包括CH3NH3PbI3、CH(NH2)2PbI3、CH3CH2NH3PbI3中的任意一种或多种组合。
[0016]进一步地，所述太阳能电池的制备方法如下：S1：利用旋涂法在所述FTO层上生成所述电子传输层；S2：利用旋涂法在所述电子传输层上生成钙钛矿层；S3：将所述空穴传输材料溶解于氯苯中得到前驱体溶液，取前驱体溶液滴加至钙钛矿层表面，以3000
‑
5000rpm的转速旋涂30
‑
50s后于加热板上120
‑
150℃退火10
‑
30min得到空穴传输层；S4：最后再于所述空穴传输层上生成金属电极层，即可获得所述太阳能电池。
[0017]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种空穴传输材料，具有更强的卟啉分子间作用力，使得空穴传输层分子排列更加有序，从而有效提升了电荷传输性能，不需要额外再加入掺杂剂来提高其
空穴迁移率，避免了掺杂剂对钙钛矿层的腐蚀，并且具有良好的空穴传输性能以及电子阻挡性能，有利于空穴的有效的选择性传输，成膜性能良好，能够有效实现钙钛矿层与空穴传输层良好的界面接触，所制备的太阳能电池具有良好的光电性能。
附图说明
[0018]图1为本专利技术中太阳能电池的结构示意图；图2为本专利技术实施例及对比例所制备太阳能电池的SEM图。
具体实施方式
[0019]实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。本专利技术未提及的技术均参照现有技术，除非特别指出，以下实施例和对比例为平行试验，采用同样的处理步骤和参数。
实施例1
[0020]一种空穴传输材料，其结构式如下所示：；其制备方法如下：
；
[0021]S1：将化合物1
‑
a（79mg，790.02g/mol，0.1mmo1）和化合物1
‑
b（303.55mg，674.56g/mol，0.45mmo1）加入20mL的四氢呋喃中并搅拌溶解，再加入溶于5mL水中的碳酸钾（34.55mg，138.2g/mol，0.25mmo1）和四（三苯基膦）钯（1.16mg，1155.56g/mol，0.001mmo1），搅拌升温至70℃，反应4h后加入20mL水，搅拌分液，有机相以饱和氯化钠溶液洗涤后干燥，过滤，减压蒸馏除去溶剂得到粗产物，用硅胶柱层析法对粗产物进行纯化（洗脱液：石油醚：二氯甲烷=1：3），再用适量二氯甲烷将柱层析产物加热溶解后滴加正己烷至出现浑浊，搅拌下自然降温析晶12h后过滤，即可得到化合物1
‑
c，产率为59.3%。
[0022]S2：将化合物1
‑
c（149.47mg，2989.34g/mol，0.05mmo1）和醋酸锌（45.87mg，183.48g/mol，0.25mmo1）加入到20mL DMF中，并在氮气保护条件下130℃搅拌反应10h，反应结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空穴传输材料，其特征在于，其结构式如下式Ⅰ所示：；式Ⅰ中R1为锌；R2为式Ⅱ基团；；Ar1、Ar2、Ar3、Ar4各自独立的为以下基团：
。2.如权利要求1所述的空穴传输材料，其特征在于，具体为以下化合物中的任意一种或多种：；
；
。3.如权利要求1所述的空穴传输材料，其特征在于，其制备方法如下：将化合物A与化合物B溶于THF中，再依次加入碳酸钾、四（三苯基膦）钯，加热至回流反应，得到化合物C，在保护性气体氛围下，将化合物C与金属有机盐在DMF中加热至120
‑
140℃反应，即得到所述空穴传输材料；
；所述金属有机盐为醋酸锌。4.一种太阳能电池，其特征在于，包括FTO层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极层，所述空穴传输层包括权利要求1
‑
3中任一项所述的空穴传输材料。5.如权利要求4所述的太阳能电...

【专利技术属性】
技术研发人员：邬远林，刘珍，罗四龙，
申请(专利权)人：湖南牛晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：