[发明专利]一种基于三并咔唑衍生物的空穴传输材料与聚合物协同作用的钙钛矿太阳电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于三并咔唑衍生物的空穴传输材料与聚合物协同作用的钙钛矿太阳电池及其制备方法。该电池包括导电层、电子传输层、吸光层、协同作用层、空穴传输层和对电极层，所述的吸光层为钙钛矿结构材料，协同作用层为聚合物，空穴传输层由三并咔唑衍生物构成。其制备方法为：TiO₂电子传输层旋涂在FTO导电玻璃层上，钙钛矿吸光层旋涂在电子传输层上，聚合物协同层旋涂在吸光层上，空穴传输层旋涂在聚合物协同层上，在FTO导电玻璃层和空穴传输层表面镀金作为对电极。本发明的钙钛矿太阳电池其空穴传输材料具有高的空穴迁移率，能级匹配好，所用的聚合物抑制了钙钛矿的降解和电荷复合，提高了电池的开路电压和FF值，增强了电池的转化效率。

主权项

1.一种基于三并咔唑衍生物的空穴传输材料与聚合物协同作用的钙钛矿太阳电池，其特征在于：包括导电层、电子传输层、吸光层、协同作用层、空穴传输层和对电极层；所述的导电层为FTO导电玻璃；电子传输层为TiO₂；吸光层为钙钛矿结构材料CH₃NH₃PbICl₂，协同作用层为PVK，空穴传输层由构成，；对电极层为金；其制备方法包括以下步骤：1)用4M盐酸和锌粉刻蚀FTO导电玻璃，清洗后，并用去离子水、乙醇以及丙酮超声清洗，处理好的导电玻璃泡在乙醇中备用；2)将TiO2胶状溶液通过乙醇以体积比1:3进行稀释，作为电子传输层；控制条件2000rpm，60s将电子传输层旋涂在FTO导电玻璃层上，并在500℃下热处理1小时；3)将步骤2)处理后的FTO导电玻璃浸泡在TiCl4溶液中，70℃下处理30分钟，随后在500℃下热处理1小时；TiCl4溶液是浓度为0.04mol/L TiCl4的去离子水溶液；4)0.245g PbCl2和0.415g CH3NH3I溶解在1mL DMF溶液中，制成钙钛矿吸光层的前驱体溶液；5)在隔绝氧气和水分的条件下，把步骤4)的前驱体溶液控制条件5000rpm，60s旋涂在步骤3)的TiO2电子传输层上，然后95℃下退火2小时；6)取PVK溶于氯苯中制成的协同作用层溶液；PVK氯苯溶液的浓度为25mg/3mL；7)在隔绝氧气和水分的条件下，将步骤6)的协同作用层溶液控制条件2000rpm，60s旋涂在步骤5)的钙钛矿吸光层上，然后40℃下退火30分钟；8)70mg11μL锂盐溶液、28.8μL 4‑叔丁基吡啶以及3.9μL钴盐溶液溶入1mL氯苯溶剂，过滤得到空穴传输层备用；锂盐溶液为520mg双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶于1mL乙腈溶液；钴盐溶液为0.25M的FK209乙腈溶液；9)在隔绝氧气和水分的条件下，将步骤8)的空穴传输层溶液控制条件5000rpm，60s旋涂在步骤7)的协同作用层上，40℃静置5小时；10)通过磁控溅射，在器件表面蒸镀一层70nm厚的金层作为对电极。