【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料，具体涉及含功能化氧化镍的空穴传输层的制备方法及应用，反式钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、氧化镍纳米粒子作为一种低成本、高稳定性的空穴传输材料，近年来被广泛应用于反式钙钛矿太阳能电池中。因此，氧化镍纳米颗粒的粒度及溶液加工性显得尤为重要。此外，自组装材料(sam)已被证实是提高钙钛矿太阳能电池性能的有效界面层。
2、然而现有反式钙钛矿太阳能电池通常采用两步旋涂法依次完成氧化镍纳米粒子空穴传输层及sam界面层的分步制备，制备工艺复杂，制备周期较长；且sam层疏水性使得钙钛矿层具有较差的浸润性，成膜极易产生孔洞而造成器件性能的损失。因此，亟需制备一种旋涂步骤简单快速，且能够改善钙钛矿层的浸润性，减少成膜的孔洞的功能化氧化镍纳米粒子。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供含功能化氧化镍的空穴传输层的制备方法及应用，反式钙钛矿太阳能电池及其制备方法，可通过一步旋涂高效完成空穴传输层制备及界面层修饰，富羟基的氧化镍层改善了钙钛矿层的浸润性，减少了成膜的孔洞问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一方面，本专利技术提供了一种含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，所述空穴传输层采用功能化氧化镍纳米粒子形成，所述功能化氧化镍纳米粒子通过对氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理后与自组装材料进行接枝反应制得。
4、进一步地，所述氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理包
5、其中：氧化镍纳米粒子与强氧化剂的摩尔质量比为100：1～3。
6、进一步地，所述接枝反应包括：氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理后分散于分散液中，加入自组装材料后超声并加热反应。
7、进一步地，所述氧化镍纳米粒子与自组装材料之间的质量比为2～5：1～3；
8、加热温度为55℃～75℃，搅拌转速为400～700rpm。
9、进一步地，所述空穴传输层的厚度为2～100nm。
10、所述自组装材料为2pacz([2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸)、dmacpa((4-(2，7-二溴-9，9-二甲基吖啶-10(9h)基)丁基)膦酸)、me-2pacz((2-(3，6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基)磷酸)、meo-2pacz([2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸)、me-4pacz(4-(3,6-二甲基-9h-咔唑-9-基)丁基)膦酸、4pacz([4-(9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸)、meo-4pacz[4-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)丁基]膦酸、mpa-cpa((2-(4-(双(4-甲氧基苯基)氨基)苯基)-1-氰基乙烯基)膦酸)中的一种。
11、具体地，氧化镍纳米粒子的制备步骤包括：
12、第一步：将ni(no3)2·6h2o溶于100ml h2o中，搅拌形成绿色溶液，其中ni(no3)2·6h2o的投料量应在0.3～0.6mol之间；
13、第二步：配制10mol/l的naoh溶液，逐滴加入上述绿色溶液中，直至溶液ph值接近10；
14、第三步：将第二步得到的浑浊液离心收集沉淀物，采用去离子水洗涤3～5次后90℃干燥10～12h；
15、第四步：将干燥后绿色粉末转移至退火台上，270℃～330℃高温煅烧2h得到黑色氧化镍粉末。
16、对氧化镍纳米粒子的表面羟基化处理步骤包括：
17、第一步：将上述所制备的黑色氧化镍粉末分散于h2o2溶液中搅拌4～6h，其中h2o2溶液浓度应在2％～5％之间；
18、第二步：静置沉淀后离心并采用去离子水洗涤1～3次，70℃干燥1h获得羟基化的氧化镍纳米粒子。
19、对氧化镍纳米粒子与sam的接枝反应步骤包括：
20、第一步：将上述表面羟基化处理后的氧化镍纳米粒子分散于乙醇溶液中，加入一定比例sam，将溶液超声处理10min后加热搅拌反应4h，其中氧化镍纳米粒子与sam的质量比应在2:1～5:3之间，加热温度应在55℃～75℃之间，搅拌转速应在400rpm～700rpm之间；
21、第二步：待自然冷却后离心收集表面具有sam接枝的功能化氧化镍纳米粒子，按后续器件制备所需浓度重新分散在乙醇溶液中，其中分散浓度应在10～25mg/ml之间。
22、另一方面，本专利技术还提供了一种含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层在钙钛矿太阳能电池中的应用，所述钙钛矿太阳能电池为反式钙钛矿太阳能电池。
23、又一方面，本专利技术还提供了一种反式钙钛矿太阳能电池，所述反式钙钛矿太阳能电池包括自下而上层叠的透明导电层、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层、阴极缓冲层和背电极；
24、又一方面，本专利技术还提供了一种反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括：
25、步骤1：在透明导电层上沉积空穴传输层；
26、步骤2：在所述空穴传输层上依次沉积钙钛矿活性层、电子传输层、阴极缓冲层和背电极制得反式钙钛矿太阳能电池。
27、进一步地，含功能化氧化镍纳米粒子的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：
28、步骤1：将功能化氧化镍纳米粒子分散于分散液中并旋涂在透明导电层上，进行退火处理得到空穴传输层；
29、步骤2：将钙钛矿前驱液旋涂在空穴传输层上，在旋涂结束前滴加反溶剂，进行退火处理，依次蒸镀电子传输层、阴极缓冲层和背电极制得钙钛矿太阳能电池。
30、具体地，制备反式钙钛矿太阳能电池具体步骤如下：
31、第一步：(前驱液配制)将668.3mg pbi2、228.76mg fai、7.8mg mabr、14.18mgmacl、18mg csi以及28mg pbbr2混合溶解于1ml dmf-dmso，混合溶液中搅拌3h，配制得到钙钛矿前驱体溶液，其中：v(dmf):v(dmso)＝4:1；
32、第二步：(基片清洗)用ito清洗剂、去离子水、乙醇/丙酮(1:1，v/v)、去离子水依次超声清洗ito玻璃基片，用氮气枪吹干后uv臭氧处理10min；
33、第三步：(电池制备)将160μl本专利技术所制备的功能化氧化镍分散液旋涂在ito玻璃基板上(3000rpm，45s)，120℃退火15min；然后将上述配制的钙钛矿前驱液旋涂在氧化镍功能层上(4000rpm，40s)，在旋涂结束前7s滴加200μl氯苯作为反溶剂，100℃退火1h，后依次蒸镀40nm c60，6nm bcp，最后蒸镀32nmag电极。
34、与现有技术相比，本专利技术提供的技术方案包括以下有益效果：
35、(1)采用水热法合成了小粒径、高相纯度的氧化镍纳米粒子，采用强氧化剂溶液(如双氧水溶液、双氧水和氢氧化钠的混合溶液)处理实现了粒子表面的羟本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层采用功能化氧化镍纳米粒子形成，所述功能化氧化镍纳米粒子通过对氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理后与自组装材料进行接枝反应制得。
2.根据权利要求1所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理包括：将氧化镍粉末分散于强氧化剂溶液中反应之后干燥即得；
3.根据权利要求1所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述接枝反应包括：氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理后分散于分散液中，加入自组装材料后超声并加热反应。
4.根据权利要求3所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述氧化镍纳米粒子与自组装材料之间的质量比为2～5：1～3；
5.根据权利要求1所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为2～100nm。
6.根据权利要求1所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述自组装材料为2P
7.一种如权利要求1～6任一项所述制备方法制得的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层在钙钛矿太阳能电池中的应用，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池为反式钙钛矿太阳能电池。
8.一种反式钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述反式钙钛矿太阳能电池包括自下而上层叠的透明导电层、空穴传输层、钙钛矿活性层、电子传输层、阴极缓冲层和背电极；
9.一种如权利要求8所述反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
10.根据权利要求9所述的含功能化氧化镍纳米粒子的反式钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述空穴传输层采用功能化氧化镍纳米粒子形成，所述功能化氧化镍纳米粒子通过对氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理后与自组装材料进行接枝反应制得。
2.根据权利要求1所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理包括：将氧化镍粉末分散于强氧化剂溶液中反应之后干燥即得；
3.根据权利要求1所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述接枝反应包括：氧化镍纳米粒子进行表面羟基化处理后分散于分散液中，加入自组装材料后超声并加热反应。
4.根据权利要求3所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述氧化镍纳米粒子与自组装材料之间的质量比为2～5：1～3；
5.根据权利要求1所述的含功能化氧化镍纳米粒子的空穴传输层的制备方法，其特征在于，所述空...
【专利技术属性】
技术研发人员：李培舟，韩伟，赵长征，
申请(专利权)人：西安天交新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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