【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚合物薄膜和太阳能电池的领域，具体地说，涉及一种聚酰亚胺树脂溶液、制备方法及其在钙钛矿太阳能电池中的应用。
技术介绍
1、近年来钙钛矿太阳能电池是能源、光电半导体等领域的热门研究话题，其器件性能的快速发展引起了科研工作者的广泛关注。钙钛矿特有的材料特性，如激子结合能小，吸光系数高，载流子扩散长度长、缺陷容忍度高以及带隙可调等，使其成为优异的光伏器件活性材料。器件结构及制备工艺的优化，例如钙钛矿组分调节，界面工程和功能层改性等为钙钛矿太阳能电池的飞速发展提供了有力的支持。光电效率，成本以及稳定性是评价太阳能电池的三个黄金准则，在科研工作者的不断优化下，钙钛矿太阳能电池的效率和制备成本已基本满足商业化条件，但其工作的不稳定性一直是制约钙钛矿电池进一步发展以及商业化的主要因素。
2、钙钛矿的不稳定性一方面来源于其本身的缺陷以及引起的离子迁移的问题，另一方面来源于外界水氧、热和高能紫外光对材料的破坏作用。其中，通过钙钛矿组分调节、添加剂工程、界面修饰以及封装工艺等手段可以很好的钝化钙钛矿缺陷并且隔绝外界水氧以提升器件的性能和稳定性。但是为了保证活性材料的吸光强度及光利用率，大部分科研工作普遍采用高透光工艺对器件进行设计，这必然会导致高能紫外光对太阳能电池材料的破坏。并且，在实际应用中，太阳能电池会长期暴露在太阳光下，使紫外光对器件性能及稳定性的破坏作用更加明显。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于克服现有
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用技术方案的基本构思是：
3、本专利技术的第一目的是提供一种聚酰亚胺树脂溶液，以含氟芳香族二胺和刚性芳香族二胺的混合物、含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐混合物为原料，混合获得聚酰亚胺树脂溶液；
4、含氟芳香族二胺和刚性芳香族二胺的混合物中，含氟芳香族二胺和刚性芳香族二胺的摩尔比为10～50:90～50；含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的混合物中，含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的摩尔比为100～80:0～20。
5、本专利技术的聚酰亚胺树脂溶液中，含氟芳香二胺和含氟芳香二酐能降低树脂主链结构极性，减弱分子间的电荷转移效应，有助于提高聚酰亚胺树脂以及形成的薄膜层的透光性，刚性芳香二胺和刚性芳香二酐有助于调控聚酰亚胺树脂溶液及形成的薄膜层的截止透光波长及提高聚酰亚胺薄膜玻璃化转变温度和力学强度。
6、专利技术人发现，通过控制含氟芳香二胺和刚性芳香二胺的混合物以及含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的混合物中各成分的比例在上述范围内时，可以调控透光截至波长和可见光的透光率，形成的涂层或者薄膜的截止透过波长为380～420nm，450nm及以上的可见光波段透光率超过80％。聚酰亚胺树脂溶液用于钙钛矿太阳能电池器件中，涂覆在其背面形成涂层，一方面，能够挡住高能量的紫外光进入半导体层，避免了紫外线对器件的破坏，从而提高了电池的稳定性和寿命，另一方面，对可见光透过率还高，利于充分把太阳能转化为电能；如此，可以兼顾电池工作的高效能与稳定性。
7、进一步的方案，含氟芳香二胺和刚性芳香二胺的混合物中含氟芳香二胺和刚性芳香二胺的摩尔比为20～40:80～60；含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的混合物中含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的摩尔比为95～85:5～15。
8、进一步的方案，所述含氟芳香二胺选自1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(2-三氟甲基4-氨基苯氧基)苯、4,4'-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)联苯、2,2'-双三氟甲基-4,4'-二氨基联苯、3,3'-双三氟甲基-5,5'-二氨基联苯、2,2-双(4-氨基苯氧基苯)六氟丙烷、3-三氟甲基间苯二胺、四氟对苯二胺、四氟间苯二胺，4,4'-八氟联苯二胺或4,4'—二氨基八氟联苯醚中的至少一种；
9、所述刚性芳香二胺选自1,4-对苯二胺、1,3-间苯二胺、4,4'-联苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、3,4'-二氨基二苯醚、2,2'-二甲基-4,4'-二氨基联苯、2,2'-二乙基4,4'-二氨基联苯、,3'-二甲基4,4'-二氨基联苯、3,3'-二乙基-4,4'-二氨基联苯或2,2',3,3'-四甲基-4,4'-二氨基联苯中的至少一种。
10、进一步的方案，所述含氟芳香四酸二酐选自4,4'-(六氟异丙基)二苯酐、4,4'-(三氟甲基苯基异丙基)二苯酐、4,4'-(三氟甲基-间双三氟甲基苯基-异丙基)二苯酐、4,4'-(三氟甲基-间，间-双三氟甲基苯基-异丙基)二苯酐中的至少一种；
11、所述刚性芳香四酸二酐选自均苯四甲酸二酐、4,4'-联苯醚二酐、双酚a型二醚二酐、3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐、2,3,-3',4'-联苯四羧酸二酐或3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐中的至少一种。
12、进一步的方案，所述的聚酰亚胺树脂溶液中，溶固含量为5～30％，优选为15～25％；聚酰亚胺树脂溶液的粘度为1×104cp～5×105cp，优选为5×104cp～2×105cp。
13、本专利技术的第二目的是提供一种如上任一方案或者组合方案所述的聚酰亚胺树脂溶液的制备方法，包括：将刚性芳香二胺和含氟芳香二胺的混合物固体粉末加入有机溶剂中，得到均相溶液，然后分批加入刚性芳香四酸二酐和含氟芳香四酸二酐混合物的固体粉末，搅拌至形成均相溶液，继续搅拌得到聚酰亚胺树脂溶液；
14、优选的，所述的有机溶剂选自n-甲基吡咯烷酮、n,n'-二甲基乙酰胺、n,n'-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、γ-丁内酯、乳酸乙酯、环戊酮、环己酮、甲基乙基酮、二氧六环、乙酸乙酯或乙酸丁酯中的至少一种。
15、本专利技术的第三目的是提供一种聚酰亚胺薄膜，将如上任一方案或者组合方案所述的聚酰亚胺树脂溶液经过亚胺化、后处理得到；
16、优选的，将如上任一方案或者组合方案所述的聚酰亚胺树脂溶液，真空脱泡，加入亚胺化试剂，混合均匀后经涂布，加热处理形成半固化胶膜；剥离半固化胶膜，将其四周固定或在双向拉伸作用下，经高温处理，完成亚胺化反应后降温，得到无色透明的聚酰亚胺薄膜。
17、本专利技术的第四目的是提供一种如上任一方案或者组合方案所述的聚酰亚胺树脂溶液或者聚酰亚胺薄膜在制备钙钛矿太阳能电池器件中的应用。
18、本专利技术的第五目的是提供一种钙钛矿太阳能电池器件，钙钛矿太阳能电池器件的背表面具有如如上方案或者任意组合方案所述的聚酰亚胺树脂溶液涂覆形成的光谱修饰层。
19、进一步的方案，利用自旋涂的方法将如上方案或者任意组合方案所述的聚酰亚胺树脂溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚酰亚胺树脂溶液，其特征在于，以含氟芳香族二胺和刚性芳香族二胺的混合物、含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐混合物为原料，混合获得聚酰亚胺树脂溶液；
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺树脂溶液，其特征在于，含氟芳香二胺和刚性芳香二胺的混合物中含氟芳香二胺和刚性芳香二胺的摩尔比为20～40:80～60；含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的混合物中含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的摩尔比为95～85:5～15。
3.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺树脂溶液，其特征在于，所述含氟芳香二胺选自1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(2-三氟甲基4-氨基苯氧基)苯、4,4'-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)联苯、2,2'-双三氟甲基-4,4'-二氨基联苯、3,3'-双三氟甲基-5,5'-二氨基联苯、2,2-双(4-氨基苯氧基苯)六氟丙烷、3-三氟甲基间苯二胺、四氟对苯二胺、四氟间苯二胺，4,4'-八氟联苯二胺或4,4'-二氨基八氟联苯醚中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的聚酰亚胺树脂溶液，其特征在于，所述的聚酰亚
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的聚酰亚胺树脂溶液的制备方法，其特征在于，包括：将刚性芳香二胺和含氟芳香二胺的混合物固体粉末加入有机溶剂中，得到均相溶液，然后分批加入刚性芳香四酸二酐和含氟芳香四酸二酐混合物的固体粉末，搅拌至形成均相溶液，继续搅拌得到聚酰亚胺树脂溶液；
6.一种聚酰亚胺薄膜，其特征在于，将权利要求1-4任意一项所述的聚酰亚胺树脂溶液经过亚胺化、后处理得到；
7.一种如权利要求1-4任意一项所述的聚酰亚胺树脂溶液或者如权利要求6所述的聚酰亚胺薄膜在制备钙钛矿太阳能电池器件中的应用。
8.一种钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于，钙钛矿太阳能电池器件的背表面具有如权利要求1-4任意一项所述的聚酰亚胺树脂溶液涂覆形成的光谱修饰层。
9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于，利用自旋涂的方法将权利要求1-4任意一项所述的聚酰亚胺树脂溶液涂覆在钙钛矿电池器件背表面，旋涂聚酰亚胺树脂溶液的转速为500rmp～5000rmp，优选为1500rmp～2500rmp；聚酰亚胺薄膜膜层厚度在5μm～25μm，优选为10μm-15μm。
10.根据权利要求8或9所述的钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于，光谱修饰层的截止透过波长在380～420nm范围之内，450nm及以上的可见光波段透光率超过80％。
...【技术特征摘要】
1.一种聚酰亚胺树脂溶液，其特征在于，以含氟芳香族二胺和刚性芳香族二胺的混合物、含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐混合物为原料，混合获得聚酰亚胺树脂溶液；
2.根据权利要求1所述的聚酰亚胺树脂溶液，其特征在于，含氟芳香二胺和刚性芳香二胺的混合物中含氟芳香二胺和刚性芳香二胺的摩尔比为20～40:80～60；含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的混合物中含氟芳香四酸二酐和刚性芳香四酸二酐的摩尔比为95～85:5～15。
3.根据权利要求1或2所述的聚酰亚胺树脂溶液，其特征在于，所述含氟芳香二胺选自1,4-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(2-三氟甲基4-氨基苯氧基)苯、4,4'-双(2-三氟甲基-4-氨基苯氧基)联苯、2,2'-双三氟甲基-4,4'-二氨基联苯、3,3'-双三氟甲基-5,5'-二氨基联苯、2,2-双(4-氨基苯氧基苯)六氟丙烷、3-三氟甲基间苯二胺、四氟对苯二胺、四氟间苯二胺，4,4'-八氟联苯二胺或4,4'-二氨基八氟联苯醚中的至少一种；
4.根据权利要求1-3任意一项所述的聚酰亚胺树脂溶液，其特征在于，所述的聚酰亚胺树脂溶液中，溶固含量为5～30％，优选为15～25％；聚酰亚胺树脂溶液的粘度为1×104cp～5×105cp，优选为5×104cp～2×105cp。
5.一种如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨海霞，杨士勇，王吉政，何建君，牛国盛，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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