【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电池，具体涉及一种氟取代卟啉金属配合物的空穴传输组合物及其应用。
技术介绍
1、有机无机杂化钙钛矿太阳能电池具有优异的光电转化效率，在光电领域大放异彩，目前效率已经高达26.0％，被认为是继硅太阳能电池之后最具潜力成为下一代商业化太阳能电池的代表之一。然而，钙钛矿环境不稳定性等问题也一直困扰着人们，这在极大程度上限制了钙钛矿太阳能电池在商业化方面的发展。
2、锂盐掺杂的无定形spiro-ometad具有较高的空穴迁移率，是目前应用最广，效率最高的空穴传输材料之一。li-tfsi尽管有利于spiro-ometad的氧化，但其极易吸水的特性使电池器件在极端环境中(水、光、氧、热等)稳定性较差，而且该锂盐在tbp中溶解性更好，在tbp离去过程中容易在离去位置聚集，使钙钛矿可能会直接接触水氧环境。此外锂离子由于半径较小，在器件中的迁移能力较强导致效率迟滞效应较明显，效率衰减较快。
技术实现思路
1、为了避免吸湿性材料的引入，许多研究都以新型免掺杂空穴传输材料设计和新型空穴传输层掺杂剂设计为主，考虑到潮湿环境对钙钛矿影响巨大，本专利技术的设计思路重点之一是提高材料疏水性，而专利技术人发现氟化物良好的疏水能力能够极大程度上满足这一需求，结合卟啉良好的电荷传输能力，基于氟化卟啉配合物掺杂空穴传输材料制备钙钛矿太阳能电池能有效提高空穴迁移率及电池器件的环境稳定性。
2、一方面，本专利技术提供了一种有机空穴传输组合物，包括氟取代卟啉金属配合物和有机空穴传输材料。
3、另一方面，本专利技术提供了一种氟取代卟啉金属配合物在有机空穴传输层中作为掺杂剂的用途。在一些实施例中，所述有机空穴传输层还包含有机空穴传输材料。在一些实施例中，所述有机空穴传输层用于制备太阳能电池。优选地用于制备钙钛矿太阳能电池。
4、在一些实施例中，所述氟取代卟啉金属配合物具有式i所示结构：
5、
6、其中，m为金属。
7、在一些实施例中，m为锰、铁、钴、镍、铜或锌。
8、在一些实施例中，m为铜。
9、在一些实施例中，以质量百分比计，所述氟取代卟啉金属配合物占所述氟取代卟啉金属配合物与所述有机空穴传输材料的总质量的0.01％-25％，优选为0.1％-20％。
10、在一些实施例中，所述有机空穴传输材料为2,2’,7,7-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴；
11、优选地，以质量百分比计，所述氟取代卟啉金属配合物占所述氟取代卟啉金属配合物与所述有机空穴传输材料的总质量的0.01％-5％；优选为0.1％-1％，更优选0.4％-0.6％。
12、另一方面，本专利技术提供了一种有机空穴传输层，包括本专利技术所述的组合物。
13、另一方面，本专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池器件的空穴传输层的制备方法，包括在钙钛矿薄膜表面旋涂包含本专利技术所述的组合物的有机溶液。
14、在一些实施例中，所述旋涂的速率为3000-6000rpm。
15、在一些实施例中，所述旋涂的时间为20-30s。
16、在一些实施例中，所述有机溶剂选自氯苯、三氯甲烷。
17、在一些实施例中，所述有机溶剂溶液中，所述组合物的浓度为10-50mg/ml。
18、另一方面，本专利技术提供了一种钙钛矿太阳能电池器件，包括使用本专利技术所述的有机空穴传输层或根据本专利技术所述的方法制备的有机空穴传输层。
19、有益效果
20、本专利技术通过掺杂氟取代卟啉金属配合物，提高了空穴传输层的空穴迁移率，进而提高了器件效率。避免了吸湿性掺杂剂的引入，提高了器件的稳定性，是一种制备稳定钙钛矿太阳能电池的行之有效的策略。
21、术语说明
22、在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本专利技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
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1.一种有机空穴传输组合物，包括氟取代卟啉金属配合物和有机空穴传输材料。
2.一种氟取代卟啉金属配合物在有机空穴传输层中作为掺杂剂的用途，优选地，所述有机空穴传输层还包含有机空穴传输材料；优选地，所述有机空穴传输层用于制备太阳能电池；优选地用于制备钙钛矿太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的组合物或权利要求2所述的用途，其特征在于，所述氟取代卟啉金属配合物具有式I所示结构：
4.根据权利要求1-3任一项所述的组合物或用途，其特征在于，以质量百分比计，所述氟取代卟啉金属配合物占所述氟取代卟啉金属配合物与所述有机空穴传输材料的总质量的0.01％-25％，优选为0.1％-20％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的组合物或用途，其特征在于，所述有机空穴传输材料为2,2’,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴；
6.一种有机空穴传输层，包括权利要求1或3-5中任一项所述的组合物。
7.一种钙钛矿太阳能电池器件的空穴传输层的制备方法，包括在钙钛矿薄膜表面旋涂包含权利要求1或3-5任一项所述的
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，
9.一种钙钛矿太阳能电池器件，包括使用权利要求6所述的有机空穴传输层或根据权利要求7或8所述的方法制备的有机空穴传输层。
...【技术特征摘要】
1.一种有机空穴传输组合物，包括氟取代卟啉金属配合物和有机空穴传输材料。
2.一种氟取代卟啉金属配合物在有机空穴传输层中作为掺杂剂的用途，优选地，所述有机空穴传输层还包含有机空穴传输材料；优选地，所述有机空穴传输层用于制备太阳能电池；优选地用于制备钙钛矿太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的组合物或权利要求2所述的用途，其特征在于，所述氟取代卟啉金属配合物具有式i所示结构：
4.根据权利要求1-3任一项所述的组合物或用途，其特征在于，以质量百分比计，所述氟取代卟啉金属配合物占所述氟取代卟啉金属配合物与所述有机空穴传输材料的总质量的0.01％-25％，优选为0.1...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹靖，周恒斌，吴晶，方子涵，丁福军，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：
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