一种酞菁铜碳点作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法及应用.docx

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN114038997A

(43)申请公布日2022.02.11

(21)申请号CN202111117680.1

(22)申请日2021.09.23

(71)申请人北京化工大学

地址100029北京市朝阳区北三环东路15号北京化工大学

(72)发明人史文颖孔健姚健

(74)专利代理机构11108北京太兆天元知识产权代理有限责任公司

代理人王宇

(51)Int.CI

H01L51/42

H01L51/48

H01L51/46

C09K11/65

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

一种酞菁铜碳点作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法及应用

(57)摘要

本发明公开了一种酞菁铜碳点作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法及应用。本发明所述的制备方法为：将导电基底一端空白作为负极；其余部分先制备电子传输层，然后沉积钙钛矿吸收层，再涂覆酞菁铜碳点分散液，退火处理得到酞菁铜碳点空穴传输层，最后刮涂碳浆，加热干燥得到钙钛矿太阳能电池。本发明采用水热法处理不溶性大环分子酞菁铜，从而将增溶和碳化过程相结合，自下而上地合成碳点，由溶液且不含掺杂剂制得酞菁铜碳点空穴传输层，将其应用到钙钛矿太阳能电池中，电池效率高达13％。本发明突破了不可溶有机物不能用作溶液加工钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层的瓶颈，提高了钙钛矿太阳能电池的光学性能和热稳定性，降低了制造成本。

法律状态

法律状态公告日

法律状态信息

法律状态

2022-02-11

公开

发明专利申请公布

2022-03-01

实质审查的生效IPC(主分类):H01L51/42专利申请号:2021111176801申请日实质审查的生效

权利要求说明书

1.一种酞菁铜碳点作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法,其特征在于,所述制备方法的具体操作为:将导电基底一端空白作为负极;其余部分先制备电子传输层,然后沉积钙钛矿吸收层,再涂覆酞菁铜碳点分散液,90-110°C退火处理5-20分钟得到酞菁铜碳点空穴传输层,最后刮涂碳浆,加热干燥得到钙钛矿太阳能电池。

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述的酞菁铜碳点分散液的制备方法为:将30-75mg酞菁铜溶解在20-30mL乙醇中,然后180-240°C水热反应8-18h;冷却至室温,然后用0.22μm膜过滤去除大颗粒沉淀,滤液真空干燥得到酞菁铜碳点粉末;然后分散在氯苯中,分散浓度为0.10-0.60mg/mL。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述涂覆酞菁铜碳点分散液采用1000-3000rpm旋涂10-30s。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述制备电子传输层步骤为:先旋涂四异丙醇钛乙醇溶液,100-150°C加热干燥后得到阻隔层;然后旋涂介孔TiO

2

的乙醇分散液,400-600°C烧结10-60min。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述钙钛矿吸收层的沉积方法为:将PbI

2

、MAI加入DMF和DMSO中配制钙钛矿前驱体溶液,然后旋涂到电子传输层上,旋涂后期滴加氯苯,最后加热干燥。

说明书

p技术领域

本发明属于太阳能电池材料技术领域,具体涉及一种酞菁铜碳点作为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池的制备方法及应用。

背景技术

由于溶液可加工钙钛矿太阳能电池(PSC)结合了高效率和易于制造的优点,因此作为一种具有竞争力的低成本太阳能电池,它们已经显示出了与传统无机电池竞争的巨大前景。钙钛矿太阳能电池的功率转换效率(PCE)从2009年的3.8%迅速提高到2021年的25.5%。随着钙钛矿太阳能电池效率接近理论极限,改善钙钛矿太阳能电池整体表现的途径正在受到密切关注。特别是,人们对除spiro-OMeTAD外的有机小分子空穴传输材料(HTMs)重新产生了兴趣。因为合成和纯化时间长且成本高,所以商业化可能存在问题。尽管有大量的研究试图取代spiro-OMeTAD,但几乎所有报道的小分子空穴传输材料都是用三苯胺(TPA)作为封端基团设计的。对于大规模应用,这些空穴传输层的成本高得令人望而却步,而有机成分的内在质量显然是影响PSC长期运行和热稳定性的不利因素。因此,开发替代的、更稳定的、成本效益更高的高温超导材料是