本发明专利技术属于钙钛矿光伏材料制备技术领域，具体涉及一种添加剂在钙钛矿材料的应用、钙钛矿材料及其制备方法和应用。本发明专利技术将同时含酰胺基和羟基的小分子添加剂应用于钙钛矿材料中，可以提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性，同时含酰胺基和羟基、具有对称结构的小分子添加剂一方面参与调控了钙钛矿的结晶过程，提高了钙钛矿的结晶性；另一方面酰胺基、羟基和钙钛矿之间存在强氢键作用和配位作用，缺陷被有效钝化，使钙钛矿晶体结构更加稳固，该添加剂应用于钙钛矿材料有助于得到大面积均匀且高质量的钙钛矿薄膜材料。
2、实现大面积均匀且高质量钙钛矿薄膜的沉积是制备高性能钙钛矿太阳能组件的先决条件。钙钛矿在溶液中的成核结晶在很大程度上是不可控的，面积越大越难实现均匀镜面的钙钛矿薄膜。不理想的钙钛矿薄膜上的缺陷不仅有害于器件效率，还为水氧入侵提供通道从而加速器件的降解。添加剂工程被广泛应用于钙钛矿太阳能电池的优化，一方面，添加剂调控下钙钛矿的晶粒尺寸增大、结晶性增强；另一方面，功能性添加剂的官能团能够与钙钛矿中的缺陷键合，有效钝化缺陷并稳固钙钛矿晶体结构。现有技术中的添加剂功能较为单一，难以同时实现钝化缺陷和调控结晶的效果，难以制得大面积均匀且高质量的钙钛矿薄膜。
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术添加剂功能单一，难以同时钝化缺陷和调控结晶，无法制得大面积均匀且高质量的钙钛矿薄膜，导致钙钛矿太阳能电池光电转换效率和稳定性有待进一步提升，从而提供一种添加剂在钙钛矿材料的应用、钙钛矿材料及其制备方法和应用。
>2、为此，本专利技术提供了以下技术方案。3、本专利技术第一方面提供了一种添加剂在钙钛矿材料的应用，所述添加剂的官能团至少包括羟基和酰胺基。
4、所述添加剂具有对称结构；
5、优选地，所述添加剂具有中心对称结构。
6、所述添加剂的结构式如下：
7、
8、其中，r1选自h、取代或未取代的c1～c5烷基、取代或未取代的c2～c5烯基、取代或未取代的c6～c10芳香基中的一种；
9、r2选自h、取代或未取代的c1～c5烷基、取代或未取代的c2～c5烯基、取代或未取代的c6～c10芳香基中的一种；
10、r3选自h、取代或未取代的c1～c5烷基、取代或未取代的c2～c5烯基、取代或未取代的c6～c10芳香基中的一种；
11、r4选自h、取代或未取代的c1～c5烷基、取代或未取代的c2～c5烯基、取代或未取代的c6～c10芳香基中的一种；
12、优选地，r1和r3相同；
13、优选地，r2和r4相同；
14、优选地，取代基为c6～c10苯基和c2～c6烯基中的至少一种。
15、所述添加剂为己二烯酒石酸二胺、n,n,n',n'-四甲基-l-酒石酰胺和l-酒石酸二苄酰胺中的至少一种。
16、本专利技术第二方面提供了一种钙钛矿材料，包括添加剂和钙钛矿；所述添加剂的官能团至少包括羟基和酰胺基；
17、优选地，所述添加剂具有对称结构；
18、优选地，所述添加剂具有中心对称结构；
19、优选地，所述添加剂的结构式如下：
20、
21、其中，r1选自h、取代或未取代的c1～c5烷基、取代或未取代的c2～c5烯基、取代或未取代的c6～c10芳香基中的一种；
22、r2选自h、取代或未取代的c1～c5烷基、取代或未取代的c2～c5烯基、取代或未取代的c6～c10芳香基中的一种；
23、r3选自h、取代或未取代的c1～c5烷基、取代或未取代的c2～c5烯基、取代或未取代的c6～c10芳香基中的一种；
24、r4选自h、取代或未取代的c1～c5烷基、取代或未取代的c2～c5烯基、取代或未取代的c6～c10芳香基中的一种；
25、优选地，r1和r3相同；
26、优选地，r2和r4相同；
27、优选地，取代基为c6～c10苯基和c2～c6烯基中的至少一种。
28、可选地，钙钛矿材料中的钙钛矿具有结构式abx3；其中，a为cs、ma、fa中的至少一个，b为pb，x为卤素，例如cl、i、br等。
29、本专利技术第三方面提供了一种上述钙钛矿材料的制备方法，包括：
30、(1)制备含添加剂和钙钛矿前驱体的钙钛矿前驱液；
31、(2)涂布。
32、所述制备方法，采用狭缝涂布工艺进行所述涂布；
33、优选地，所述狭缝涂布工艺的参数满足(1)-(3)中的至少一项：
34、(1)涂布刀头和基底的间距为50～300μm；
35、(2)涂布速度为5～30mm/s；
36、(3)注液速度为1～8μl/s。
37、所述钙钛矿前驱液中添加剂的质量浓度为0.05～0.15％；
38、优选地，所述钙钛矿前驱液中钙钛矿前驱体的浓度为0.5-1.5mol/l。
39、可选地，在制备钙钛矿材料时，钙钛矿前驱液中的溶剂可以是2-甲氧基乙醇、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等中的至少一种。
40、所述制备方法，所述涂布之后还包括萃取和/或退火；
41、优选地，进行所述萃取时，压强为2×10-3～4×10-3pa，萃取时间为30～90s；
42、优选地，所述退火的温度为100～200℃，时间为10～30min。
43、本专利技术第四方面提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括钙钛矿层；所述钙钛矿层为上述钙钛矿材料或上述制备方法制得的钙钛矿材料。
44、可选地，所述钙钛矿太阳能电池，自下至上依次包括基底、空穴传输层、钙钛矿层、钝化层、电子传输层和金属电极。
45、上述钙钛矿太阳能电池的制备方法包括：
46、(1)对基底进行清洗；基底可以是透明导电玻璃，如ito导电玻璃等；在制备器件前，将洗净后的导电玻璃置于紫外臭氧清洗机中处理15～30min以改善导电玻璃表面浸润性。
47、(2)制备空穴传输层；空穴传输层的成分包括氧化镍和meo-2pacz中的至少一种，在制备空穴传输层时包括旋涂、退火等步骤。
48、(3)在空穴传输层上涂布钙钛矿前驱液，得到钙钛矿层。其中，钙钛矿前驱液包括添加剂和钙钛矿前驱体。其中，钙钛矿层按照上述钙钛矿材料的制备方法制得。
49、(4)制备钝化层。钝化剂可以是2-苯乙胺氢碘酸盐(peai)等；在制备钝化剂时，先配制钝化剂溶液，经旋涂、退火等步骤。
50、(5)制备电子传输层。电子传输层的成分包括碳60(c60)、[6,6]-苯基-c61-丁酸异甲酯(pcbm)和氧化锡(sno2)中的至少一种。
51、当电子传输层的成分为c60时，采用真空蒸镀法制备电子传输层，蒸镀速度为厚度为10～30nm。当电子传输层的成分为pcbm时，先配制pcbm溶本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种添加剂在钙钛矿材料的应用，其特征在于，所述添加剂的官能团至少包括羟基和酰胺基。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述添加剂具有对称结构；
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述添加剂的结构式如下：
4.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，所述添加剂为己二烯酒石酸二胺、N,N,N',N'-四甲基-L-酒石酰胺和L-酒石酸二苄酰胺中的至少一种。
5.一种钙钛矿材料，其特征在于，包括添加剂和钙钛矿；所述添加剂的官能团至少包括羟基和酰胺基；
6.一种权利要求5所述钙钛矿材料的制备方法，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，采用狭缝涂布工艺进行所述涂布；
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱液中添加剂的质量浓度为0.05～0.15％；
9.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述涂布之后还包括萃取和/或退火；
10.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括钙钛矿层；所述钙钛矿层为权利要求5所述的钙钛矿材料或权利要求6～9任一项所述制备方法制得的钙钛矿材料。
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【技术特征摘要】
1.一种添加剂在钙钛矿材料的应用，其特征在于，所述添加剂的官能团至少包括羟基和酰胺基。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述添加剂具有对称结构；
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述添加剂的结构式如下：
4.根据权利要求1-3任一项所述的应用，其特征在于，所述添加剂为己二烯酒石酸二胺、n,n,n',n'-四甲基-l-酒石酰胺和l-酒石酸二苄酰胺中的至少一种。
5.一种钙钛矿材料，其特征在于，包括添加剂和钙钛矿；所述添加剂的官能团至少包括羟基和酰胺基；
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【专利技术属性】
技术研发人员：毕恩兵，徐叶慧，
申请(专利权)人：宣城先进光伏技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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