有机铵盐配体制造技术

本发明专利技术公开一种有机铵盐配体

【技术实现步骤摘要】
有机铵盐配体、钙钛矿活性层及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及钙钛矿太阳能电池领域
，具体涉及一种有机铵盐配体
、
钙钛矿活性层及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]通过太阳能电池可将太阳能转化为电能，为人们提供所需要的能源，因此实现太阳能到电能的高效转换极具研究意义
。
硅基太阳能电池制造技术成熟，产品性能稳定，是目前发展最为成熟的体系，但昂贵的原材料成为其发展瓶颈，同时硅电池的单节效率也发展到了极限
。
因此，开发新型太阳能电池结构取代硅电池或与其进行叠层是近年来众多领域的研究热点
。
[0003]钙钛矿太阳能电池
(PSC)
具有成本效益高的加工性能和高效率，显示出积极参与清洁能源生产的巨大潜力
。
如载流子扩散距离长
、
消光系数高
、
缺陷容忍度高等，并且可以通过低成本简易溶液法进行制备
。
全固态钙钛矿太阳能电池获得迅猛发展，目前正型结构的钙钛矿太阳能电池
(PVSCs)
的光电转换效率已经超过
25
％，
PVSCs
现已成为低成本高效率太阳能电池的领跑者和最受期待的下一代光伏材料
。
但现阶段，
3D
钙钛矿表面和晶界存在的大量缺陷会成为非辐射复合中心，导致器件开路电压和填充因子的下降，进而影响光电性能；在工业规模化过程，一些关键问题，例如缺乏对过湿
、
光和热的稳定性，此外，在水气环境和光照条件下，离子迁移和水分会通过表
/
界面缺陷慢慢渗透，破坏钙钛矿
。
[0004]到目前为止，不同的脂肪族二胺，如
1,3
‑
丙二胺
(PDA)、1,4
‑
丁二胺
(BDA)
和哌啶基
3AMP
作为
2D/3D
钙钛矿的间隔剂，取得了良好的光伏性能
。
然而，脂肪族二铵间隔层通常表现出较低的介电常数和电绝缘性能，这可能会阻碍它们的光伏性能
。
[0005]综上，现有技术中的钙钛矿电池的介电常数和电绝缘性能具有普遍较低的缺陷问题，从而导致很难获得高效且稳定的钙钛矿电池
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的是提出一种有机铵盐配体
、
钙钛矿活性层及其制备方法和应用，旨在提高钙钛矿电池的稳定性和高效性
。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提出一种有机铵盐配体，所述有机铵盐配体具有如下所示结构：
[0008][0009]本专利技术提出一种有机铵盐配体的制备方法，包括以下步骤：
[0010]将苯胺类化合物与甲基胺化合物进行甲基胺的取代反应得中间产物
A
；
[0011]将所述中间产物
A
分别与第一反应物和第二反应物反应得中间产物
B1和中间产物
B2；
[0012]将所述中间产物
B1和所述中间产物
B2混合后溶解，催化反应后得中间产物
C
；
[0013]将所述中间产物
C
提纯
、
析出后经过还原反应得有机铵盐配体
。
[0014]可选地，将所述中间产物
A
分别与第一反应物和第二反应物进行卤素取代反应得到中间产物
B1
和中间产物
B2
的步骤中，
[0015]所述第一反应物包括正丁基锂；和
/
或，
[0016]所述第二反应物包括
N
‑
溴代琥珀酰亚胺
。
[0017]可选地，将所述中间产物
C
提纯
、
析出后经过还原反应得有机铵盐配体的步骤包括：
[0018]将所述中间产物
C
溶于溶剂后，进行还原反应得粗产物；
[0019]将所述粗产物反复洗涤，收集固体得有机铵盐配体
。
[0020]本专利技术还提出一种钙钛矿活性层，所述钙钛矿活性层由如上所述的有机铵盐配体制备方法制得的有机铵盐配体预埋到钙钛矿电池的钙钛矿层而形成
。
[0021]本专利技术还提出一种钙钛矿活性层的制备方法，包括如下步骤：
[0022]S10
，将有机铵盐配体溶解后得配体溶液；
[0023]S20
，将所述配体溶液进行第一次退火处理沉积在钙钛矿层的表面，得钙钛矿薄膜；
[0024]S30
，将所述钙钛矿薄膜进行第二次退火处理得钙钛矿活性层
。
[0025]可选地，步骤
S10
中，所述配体溶液的浓度为
0.2
‑
0.3mmol/L。
[0026]可选地，在步骤
S20
中，所述第一次退火处理的温度为
40
‑
70℃
；和
/
或
[0027]在步骤
S30
中，所述第二次退火的温度为
140
‑
160℃。
[0028]本专利技术进一步提出一种钙钛矿电池，所述钙钛矿电池还包括依次叠加设置的导电玻璃基底
、
电子传输层
、
空穴传输层和金属电极，其中，所述钙钛层活性层设于所述电子传输层和所述空穴传输层之间
。
[0029]本专利技术还提出一种光伏器件，所述光伏器件包括如上述任一所述的钙钛矿电池
。
[0030]本专利技术提供的技术方案中，采用了本申请的有机铵盐配体，该结构通过卤族元素替代，引入苯环，其中，
X、Y
均为卤族元素，因为卤族元素化学价和苯环的化学价适配，制备得到的机铵盐配体通过预埋在在钙钛矿电池的三维的钙钛矿层上，使得成为二维的钙钛矿活性层，能够有效钝化钙钛矿层表面的缺陷，这样三维的结构变成了二维结构，这是由于钙钛矿层跟本专利技术的有机铵盐配体之间是分子间的键合力，比钙钛矿层之间连接的范德华力更强，从而使得最表面的钙钛矿与其它钙钛矿层的分子层之间会断裂，三维的钙钛矿层上生长出薄且致密的二维层，这对提高层状钙钛矿的热稳定性和水分稳定性起着关键作用，从而可以有效提升器件光电转换效率和稳定性从而提升器件的光电转换效率和稳定性
。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为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的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图
。
[0032]图1为本专利技术钙钛矿太阳能电池的基本结构示意图；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种有机铵盐配体，其特征在于，所述有机铵盐配体具有如下所示结构：其中，
X、Y
均为卤族元素
。2.
一种如权利要求1所述的有机铵盐配体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将苯胺类化合物与甲基胺化合物进行甲基胺的取代反应得中间产物
A
；将所述中间产物
A
分别与第一反应物和第二反应物进行卤素取代反应得到中间产物
B1和中间产物
B2；将所述中间产物
B1和所述中间产物
B2混合后溶解，催化反应后得中间产物
C
；将所述中间产物
C
提纯
、
析出后经过还原反应得有机铵盐配体
。3.
如权利要求2所述的有机铵盐配体的制备方法中，其特征在于，将所述中间产物
A
分别与第一反应物和第二反应物进行卤素取代反应得到中间产物
B1和中间产物
B2的步骤中，所述第一反应物包括正丁基锂；和
/
或，所述第二反应物包括
N
‑
溴代琥珀酰亚胺
。4.
如权利要求2所述的有机铵盐配体的制备方法，其特征在于，将所述中间产物
C
提纯
、
析出后经过还原反应得有机铵盐配体的步骤包括：将所述中间产物
C
溶于溶剂后，进行还原反应得粗产物；将所述粗产物反复洗涤，收集固体得有机铵盐配体
。5.
...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁桂杰，张万雷，李望南，程家豪，邓羽恒，刘鎏，姚俊，汪竞阳，
申请(专利权)人：湖北航天化学新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：