一种以介孔氧化镍和自组装材料制备的空穴传输层制造技术

本发明专利技术提供了一种以介孔氧化镍和自组装材料制备的空穴传输层

【技术实现步骤摘要】
一种以介孔氧化镍和自组装材料制备的空穴传输层、组成的钙钛矿太阳能电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池及其制备
，具体涉及一种介孔氧化镍与自组装材料协同提升钙钛矿太阳能电池性能的方法及其产品
。

技术介绍

[0002]近年来，钙钛矿太阳能电池已经成为光伏领域最有前景的研究方向
。
尤其是反式钙钛矿太阳能电池
(IPSCs)
由于其制造成本低
、
迟滞效应小以及与柔性和叠层器件结构具有良好匹配性等优点，得到了广泛的关注
。
在
IPSCs
中，底部的空穴传输层沉积在器件底部，不仅影响钙钛矿层的晶体质量与界面接触，也承担着空穴传输任务，因此空穴传输层的物化性质对器件的效率和稳定性具有重要影响
。
[0003]然而，传统的空穴传输层策略主要基于单一的空穴传输材料
。
如一些有机材料，如聚
[
双
(4
‑
苯基
)(2
，4，6‑
三甲基苯基
)
胺
](PTAA)、
聚
[
双
(4
‑
苯基
)(4
‑
丁基苯基
)
胺
](Poly
‑
TPD)、
自组装材料
[2
‑
(9H
‑
咔唑
‑9‑
基
)
>乙基
]膦酸
(2PACz)、(4
‑
(3,6
‑
二甲基
‑
9H
‑
咔唑
‑9‑
基
)
丁基
)
膦酸
(Me
‑
4PACz)
等
。
这些材料具有缺陷态少，薄膜质量好等优点，但是其对钙钛矿溶液浸润性较差，而且界面接触面积受限，限制了其在大面积器件以及一些优秀结果的可重复性
。
而一些
P
型无机半导体材料
(
如
CuO
x
，
CuSCN
，
MoO3，
VO
x
和
NiO
X
等
)
，由于具有较低的制备成本，结构可调，以及与钙钛矿溶液良好的浸润性等优点，成为一种替代选择，但是上述材料与钙钛矿层界面处具有大量的界面缺陷，以及对基底的不完全覆盖限制了太阳能电池的效率与长期稳定性表现
。
[0004]综上，如何提供一种新的空穴传输层策略，以提升钙钛矿太阳能电池性能，是本领域技术人员亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种以介孔氧化镍和自组装材料制备的空穴传输层的方法，首先，通过合成
M
‑
NiO
X
薄膜结构，作为骨架，随后使用自组装材料对
NiO
X
材料进行表面缺陷钝化，以及填充覆盖介孔孔洞避免电极直接接触钙钛矿层
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种以介孔氧化镍和自组装材料制备的空穴传输层的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)NiO
X
前驱体溶液的制备：将嵌段聚合物和六水合硝酸镍溶于溶剂中，混合均匀，得到前驱体溶液；
[0008](2)M
‑
NiO
X
薄膜的制备：将前驱体溶液沉积于基底表面，烧结，得到
M
‑
NiO
X
薄膜；
[0009](3)
有机自组装材料的修饰：以自组装材料作为表面缺陷钝化剂修饰
M
‑
NiO
X
薄膜，退火，即得
。
[0010]在一优选的实施方式中，步骤
(1)
中，所述嵌段聚合物
、
六水合硝酸镍和溶剂的质量体积比为
(20
‑
60)mg
：
(30
‑
50)mg
：
(0.5
‑
1.5)ml。
[0011]在一优选的实施方式中，步骤
(1)
中，所述嵌段聚合物包括三嵌段共聚物
、
两嵌段共聚物中的一种或两种；所述溶剂为无水乙醇
、
异丙醇中的一种或两种；优选的，所述嵌段聚合物
、
六水合硝酸镍和溶剂的质量体积比为
(30
‑
50)mg
：
(35
‑
45)mg
：
1ml
；更优选的，所述嵌段聚合物
、
六水合硝酸镍和溶剂的质量体积比为
40mg
：
40mg
：
1ml。
[0012]在一优选的实施方式中，步骤
(1)
中，所述三嵌段共聚物包括聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物
P123
和
/
或聚氧化乙烯
‑
聚氧化丙烯共聚物
F127
；
[0013]优选的，所述三嵌段共聚物由聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物
P123
和聚氧化乙烯
‑
聚氧化丙烯共聚物
F127
组成；更优选的，所述
P123
和
F127
的质量比为
(2
‑
4)
：1；最优选的，所述
P123
和
F127
的质量比为3：
1。
[0014]本专利技术中采用嵌段聚合物作为模板剂，目的在于：嵌段聚合物结构中存在疏水部分与亲水端，而介孔薄膜的孔结构大小与模板剂的疏水部分所占比例紧密相关
。
因此，本专利技术优选的使用两种嵌段共聚物混合作为模板剂，可以调节疏水部分所占比例，从而形成具有合适范围的介孔结构
。
[0015]在一优选的实施方式中，步骤
(1)
中，为提高混合均匀的效果，可采用本领域技术人员所掌握的常规方法，例如在
40
‑
50℃
下加热搅拌
0.5
‑
1h。
[0016]在一优选的实施方式中，步骤
(2)
中，所述基底包括本领域技术人员所掌握的常规材料，优选的，所述基底为导电玻璃，更优选的，所述基底沉积前驱体溶液前还包括预处理步骤；所述预处理步骤的目的在于去除基底表面污渍，只要能达到此目的即可，因此预处理步骤可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种以介孔氧化镍和自组装材料制备空穴传输层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)NiO
X
前驱体溶液的制备：将嵌段聚合物和六水合硝酸镍溶于溶剂中，混合均匀，得到前驱体溶液；
(2)M
‑
NiO
X
薄膜的制备：将前驱体溶液沉积于基底表面，烧结，得到
M
‑
NiO
X
薄膜；
(3)
有机自组装材料的修饰：以自组装材料作为表面缺陷钝化剂修饰
M
‑
NiO
X
薄膜，退火，即得
。2.
如权利要求1所述的以介孔氧化镍和自组装材料制备空穴传输层的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述嵌段聚合物
、
六水合硝酸镍和溶剂的质量体积比为
(20
‑
60)mg
：
(30
‑
50)mg
：
(0.5
‑
1.5)ml。3.
如权利要求2所述的以介孔氧化镍和自组装材料制备空穴传输层的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述嵌段聚合物包括三嵌段共聚物
、
两嵌段共聚物中的一种或两种，所述溶剂为无水乙醇
、
异丙醇中的一种或两种
。4.
如权利要求3所述的以介孔氧化镍和自组装材料制备空穴传输层的方法，其特征在于，步骤
(1)
中，所述三嵌段共聚物包括聚环氧乙烷
‑
聚环氧丙烷
‑
聚环氧乙烷三嵌段共聚物
P123
和
/
或聚氧化乙烯
‑
聚氧化丙烯共聚物
F127。5.
如权利要求1所述的以介孔氧化镍和自组装材料制备空穴传输层的方法，其特征在于，步骤
(3)
中，所述自组装材料包括
2PACz
和
/<...

【专利技术属性】
技术研发人员：慕成，申贵彬，司文文，董宏烨，乔子津，
申请(专利权)人：中国人民大学，
类型：发明
国别省市：