一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法及其应用，包括，将可原位交联的有机小分子加入到氧化锡胶体或前驱体溶液，同时加入自由基引发剂，充分搅拌；将上述含可交联有机小分子的SnO2溶液旋涂到基片上，然后在热台上退火，即可得到改性的SnO2电子传输层。本发明专利技术加入有机小分子在SnO2中实现原位交联，使SnO2层在基底上的致密性和覆盖性更好，引入的有机小分子可以同时钝化SnO2电子传输层和SnO2/钙钛矿界面的缺陷，与钙钛矿层发生配位键合，改善钙钛矿的结晶以及钙钛矿层和传输层间的接触，从而获得高效稳定的钙钛矿太阳能电池。阳能电池。阳能电池。

【技术实现步骤摘要】
一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法及其应用


[0001]本专利技术属于太阳能电池领域，具体涉及到一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法及其应用。

技术介绍

[0002]有机
‑
无机杂化钙钛矿材料具有高吸收系数、长载流子扩散长度和低的激子结合能等优异的光电性能，并具有可低温溶液加工性，降低了设备要求，为大规模工业化生产提供了可能性。
[0003]目前，研究人员将钙钛矿材料应用于太阳能电池中，经过不断的发展，功率转换效率(PCE)从最初的3.8％提升至25.8％，展现出极大的应用潜力。钙钛矿太阳能电池一般由透明导电衬底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和电极组成。SnO2具有抗紫外线性、高载流子迁移率、高导电性和适当的费米能等优点，因此广泛应用于钙钛矿太阳能电池的电子传输层。
[0004]在SnO2层的低温溶液制备过程中，由于制备工程中的不确定性以及SnO2纳米颗粒的不均匀分散，导致成膜质量差、在晶界和界面处出现缺陷，影响钙钛矿器件的性能和稳定性，限制了钙钛矿太阳能电池的产业化发展。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法，包括，
[0009]将SnO2胶体加水稀释，加入有机小分子，同时加入自由基引发剂，充分搅拌，制得有机小分子改性的SnO2溶液；
[0010]将有机小分子改性的SnO2溶液旋涂到基片上，退火，即可得到SnO2电子传输层；
[0011]或者将有机小分子掺入SnO2前驱体溶液中，同时加入自由基引发剂，前驱体溶液由巯基乙酸、盐酸、氯化亚锡和尿素溶于水中，随后用超纯水稀释获得，将基片放入有机小分子改性的SnO2前驱体溶液中进行化学浴沉积，退火，即可得到化学浴沉积制备的SnO2电子传输层；
[0012]其中，所述有机小分子包括甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、N,N,N
‑
三甲基
‑3‑
(2
‑
甲基烯丙酰氨基)
‑1‑
氯化丙铵和丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵。
[0013]作为本专利技术所述方法的一种优选方案，其中：所述自由基引发剂包括偶氮二异丁
脒盐酸盐AIBA。
[0014]作为本专利技术所述方法的一种优选方案，其中：所述SnO2胶体或前驱体溶液与水的体积比为1:1～9。
[0015]作为本专利技术所述方法的一种优选方案，其中：所述有机小分子改性的SnO2溶液，其中，有机小分子浓度为0.01mg/mL～10mg/mL。
[0016]作为本专利技术所述方法的一种优选方案，其中：所述引发剂相对于有机小分子的比例为0.1～20wt％。
[0017]作为本专利技术所述方法的一种优选方案，其中：所述充分搅拌，其中，搅拌时间为10～300min。
[0018]作为本专利技术所述方法的一种优选方案，其中：所述旋涂，其中，旋转速度为1000～10000rpm。
[0019]作为本专利技术所述方法的一种优选方案，其中：所述退火，其中，退火温度为10～200℃，退火时间为5～500min。
[0020]本专利技术的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法制得产品。
[0021]本专利技术的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法制得产品在制备钙钛矿太阳能电池中的应用。
[0022]本专利技术有益效果：
[0023](1)本专利技术提供一种原位交联有机小分子制备的电子传输层的方法，该有机小分子可以钝化SnO2中和SnO2/钙钛矿界面的缺陷，抑制器件界面的非辐射复合，同时原位交联的有机小分子能够有效改善电子传输层质量并保护电子传输层，提高电子传输层的覆盖率、均匀性和稳定性，因而有效提高了钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性；
[0024](2)本专利技术使用有机小分子改性的SnO2电子传输层，在基底上的致密性和覆盖性更好，有机小分子可以与钙钛矿层发生配位键合，同时钝化SnO2层中和SnO2层/钙钛矿层界面缺陷，从而改善钙钛矿的结晶以及钙钛矿层和传输层之间的接触。
[0025](3)利用本专利技术的SnO2电子传输层制备的碳基钙钛矿太阳能电池，最佳PCE达到17.18％，器件的开路电压得到明显提升，并具有良好的稳定性；基于DMC的原位交联策略对不同工艺制备的SnO2层都有效，并普遍适用于制备高效稳定的钙钛矿太阳能电池。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0027]图1为本专利技术对比例1和实施例2中SnO2薄膜的光学显微镜照片；
[0028]图2为本专利技术对比例1和实施例2中SnO2薄膜扫描电子显微镜(SEM)图；
[0029]图3为本专利技术实施例1和对比例2中(FAPbI3)
0.95
(MAPbBr3)
0.05
钙钛矿薄膜的X射线衍射图谱；
[0030]图4为本专利技术对比例1和实施例2中(FAPbI3)
0.95
(MAPbBr3)
0.05
钙钛矿薄膜在空气环
境下放置3天后的X射线衍射图谱；
[0031]图5为本专利技术对比例2和实施例4中Cs
0.05
(FA
0.85
MA
0.15
)
0.95
Pb(I
0.85
Br
0.15
)3钙钛矿薄膜的X射线衍射图谱；
[0032]图6为本专利技术对比例2和实施例4中Cs
0.05
(FA
0.85
MA
0.15
)
0.95
Pb(I
0.85
Br
0.15
)3钙钛矿薄膜在空气环境放置5天的X射线衍射图谱；
[0033]图7为本专利技术对比例3和实施例5中FAPbI3钙钛矿薄膜的X射线衍射图谱；
[0034]图8为本专利技术对比例3和实施例5中FAPbI3钙钛矿薄膜在空气环境下放置2天后的X射线衍射图谱；
[0035]图9为本专利技术实施例1中使用的有机小分子DMC单体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位交联有机小分子制备电子传输层的方法，其特征在于：包括，将SnO2胶体或前驱体溶液加水稀释，加入有机小分子，同时加入自由基引发剂，充分搅拌，制得有机小分子改性的SnO2溶液；将有机小分子改性的SnO2溶液旋涂到基片上，退火，即可得到SnO2电子传输层。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述自由基引发剂包括偶氮二异丁脒盐酸盐AIBA。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述SnO2胶体或前驱体与水的体积比为1:1～9。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述有机小分子改性的SnO2溶液，其中，有机小分子浓度为0.01mg/mL～10mg/mL。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述引发剂相对于有机小分子的比例为0.1～20wt％。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述充分搅拌，其中，搅拌时间为5～300min；所述旋涂，其中，旋转速度为1000～10000rpm。7.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹昆，吴玉培，朱家俊，刘源，陈淑芬，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：