[发明专利]用于钙钛矿太阳能电池的空穴传输的自组织的单层

说明书

本发明涉及一种在TCO上以最小的层厚度均匀形成的层，所述层由于空穴传输材料而具有空穴传输性，并且其中，该材料被设计用于在表面上自组织。形成的层由至少一种根据式(I)类型的分子与通过如下跟随的式表示的填充剂分子FM混合而成，其中，L是连接片段，A是锚定基，HTF是空穴传输片段，FM(填充分子)至少由具有锚定基的分子，具有N个碳原子的烷基链以及如下至少一个基的官能团组成，所述基由甲基、卤素、氨基、溴化物、铵和硫酸官能团形成，其中，N是1至18，并且其中，x是0.02至1，并且y等于(1‑x)。

背景技术

具有混合钙钛矿吸收层的太阳能电池存在有在非常短的时间内就超过了功率转换效率(Power conversion efficiency；PCE)的20％的极限值并且达到了创纪录的22.7％的效率(“NREL效率图”，网址为https://www.nrel.gov/pv/assets/images/efficiency-chart.png，2017年)。钙钛矿太阳能电池(英文perovskite solar cell，PSC)的公开的创记录结果(W.S.Yang et al.，Science 2017，356，1376-1379)以具有TiO2(紧凑且介孔层)的n-i-p配置(在文献中通常称作为“常规”PSC)作为透明导电氧化物(英文transparentconductive oxide，TCO)在传导电子的材料上实现。对于在TCO上首先沉积空穴传输材料(英文hole transporting material，HTM)的p-i-n配置(在文献中通常称作为“倒置”PSC)而言，同样报道了超过20％的效率(J.Zhao et al.,Energy Environ.Sci.2016,9,3650-3656和M.Stolterfoht et al.,Energy Environ.Sci.2017,10,1530-1539)，这使其成为良好的竞争产品。所有这些结果激发了对这个快速发展领域的更多研究。

相对于更流行的n-i-p架构，p-i-n PSC具有多种优势。首先，避免了对于形成TiO2所需的高温退火。其次已知的是：其具有显著更低的所表现的迟滞，这导致实际上“无迟滞”的组分(J.H.Heo et al.,Energy Environ.Sci.2015,8,1602-1608)，即使其在特定条件下还能够被证实也是如此(D.Bryant et al.,J.Phys.Chem.Lett.2015,6,3190-3194和P.Calado,Nat.Commun.2016,7,13831)。第三，便宜得多的铜能够代替金用作金属接触层(J.Zhao et al.,J.Huang,Energy Environ,Sci.2016,9,3650-3656)。然后，对于电荷选择性接触无需掺杂，所述电荷选择性接触会改进长期稳定性，因为掺杂材料螺-OMeTAD(2,2'，7,7'-四元-(N，N-di-p甲氧基苯胺)9,9-螺二氟)已知降低稳定性。最后指出：由于前接触中的寄生吸收较低(K.A.Bush et al.,23.6％-efficient monolithic perovskite/silicontandem solar cells with improved stability,nature energy Vol.2,2017,17009_1-7)，p-i-n配置实现更高的串联效率潜力，进而具有进一步发展的巨大潜力。

在当前的论文中(Stolterfoht et al.,Energy Environ Sci.2017,10(6),1530)指出：降低HTM层厚度导致填充系数(FF)增加。当然，如果膜变得更薄，开路电压(Voc)急剧下降，这可能是由于氧化铟锡(英文indium tinn oxide，ITO)的覆盖不完全导致，这导致钙钛矿和ITO之间的直接接触。