[发明专利]太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用，该空穴传输材料的制备方法包括步骤：制备二维碳化钛溶液；制备氧化镍纳米颗粒；将二维碳化钛溶液与所述氧化镍纳米颗粒溶解在去离子水、有机溶剂或去离子水与有机溶剂的混合溶液中，得到二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液。该空穴传输材料合成工艺简单，在制备过程中无需苛刻的反应条件，在普通实验室即可完成整个制备过程，且产率高，反应所需原材料简单易得，反应过程无需昂贵的贵金属催化剂，制备成本较低；该空穴传输材料可以通过简单的溶液旋涂法制备空穴传输层薄膜，有利于钙钛矿太阳能电池的大规模商业化制备，极大的降低了钙钛矿太阳能电池的生产成本。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用。

背景技术

以钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells，PSCs)为例，由于其优异的光吸收特性和超长载流子扩散长度等优势，在十年间迅速发展，光电转换效率从3.8％提升至25.2％，足以与硅基太阳能电池相媲美，但仍然存在一些关键性的技术问题制约其商业化发展。在该类型电池中除了钙钛矿吸光层和电子传输层以外，空穴传输层对电池光电转换效率也有极大的影响。性能良好的空穴传输层能够有效的传输空穴，阻挡电子提升阳极对空穴的收集率。但从目前的研究来看，大部分文献报道的高电池转换效率(PowerConversion Efficiency，PCE)的钙钛矿太阳能电池所使用的空穴传输层材料仍然是sprio-OMeTAD。该化合物合成步骤复杂，造价昂贵且其空穴迁移率不高，在成膜时容易区域结晶化，不利于PSCs的稳定性及商业化应用。

因此，现在有大量的研究人员致力于寻求更加廉价、稳定和高空穴迁移率的空穴传输层材料，并且已经做了大量的研究工作，二硫化钼(Molybdenum disulfide，MoS₂)和氧化石墨烯(graphene oxide，GO)等P型半导体也作为空穴传输层应用于钙钛矿太阳能电池中，分别取得了20.43％和13.46％的效率，除此之外还有一些聚合物P型半导体材料也用作空穴传输层材料，如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(styrenesulfonate)，PEDOT:PSS)、3-己基噻吩的聚合物(P3HT)等，但是其效率还远低于sprio-OMeTAD作为空穴传输层时的效率。另外，他们制备过程复杂，制造成本高昂，不利于环境友好。所以，研发一种性能优异的新型空穴传输层材料是未来钙钛矿太阳能电池领域一个重要的研究方向。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种太阳能电池用无机空穴传输材料及制备方法和应用。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种太阳能电池用无机空穴传输材料的制备方法，包括步骤：

S1、制备二维碳化钛溶液；

S2、制备氧化镍纳米颗粒；

S3、将所述二维碳化钛溶液与所述氧化镍纳米颗粒溶解在去离子水、有机溶剂或去离子水与有机溶剂的混合溶液中，得到二维碳化钛复合氧化镍空穴传输材料的前驱体溶液。

在本发明的一个实施例中，步骤S1包括：

S11、将MAX相原料加入刻蚀剂中，在30-65℃保温刻蚀24h，得到刻蚀混合物；

S12、将所述刻蚀混合物用去离子水清洗，调节溶液PH＞6，将溶液定容到300ml，并依次通入氩气真空脱气1h、超声1-2h、3500-4500rpm转速下离心1-2h，取离心后溶液的上清液，得到所述二维碳化钛溶液。

在本发明的一个实施例中，步骤S2包括：