光電器件及其制備方法、應用與流程

本申請涉及光電器件領域，特別是涉及一種光電器件及其制備方法、應用。

背景技術：

1、得益于鈣鈦礦材料和成膜技術的發展，在過去十年里，鈣鈦礦太陽能電池（pscs）的光電轉換效率有了很大的提升，例如光電轉換效率由3.8%提升至25.7%。目前，開發高效、穩定和低成本的電荷傳輸材料，特別是空穴傳輸材料（htm），對于推動pscs走向產業化至關重要。

2、無機空穴傳輸材料如氧化鎳由于其良好的空穴提取能力、高光熱穩定性、可低溫大規模制備的巨大潛力被廣泛用于pscs的空穴傳輸層中。但相對于鈣鈦礦層，氧化鎳的本征電導率較低，能級不夠匹配等問題，使得空穴傳輸層和鈣鈦礦層之間的浸潤性和穩定性較差而影響器件光電轉換效率的提高。

技術實現思路

1、基于此，本申請一些實施例提供一種具有較高的光電轉換效率的光電器件。

2、此外，本申請另一些實施例還提供一種光電器件的制備方法、應用。

3、一種光電器件，包括基底層、設置在所述基底層上的空穴傳輸層和鈣鈦礦層，所述空穴傳輸層較所述鈣鈦礦層更靠近所述基底層；

4、其中，所述空穴傳輸層的材料具有如下結構通式的自組裝單分子材料：

5、；

6、式中，r1和r2各自獨立地選自氫和c1~c10烷基中的一種；

7、l選自c2~c18亞烷基及亞苯基中的一種或幾種；

8、a為錨定基團；

9、n為2~100000的整數。

10、在其中一些實施例中，所述自組裝單分子材料滿足如下條件中的一個或幾個：

11、（1）r1和r2各自獨立地選自c1~c6烷基；

12、（2）l選自c2~c6亞烷基及亞苯基中的一種；

13、（3）a選自磷酸基團和羧酸基團中的一種；

14、（4）n為2~1000的整數。

15、在其中一些實施例中，所述自組裝單分子材料選自如下結構中的一種或幾種：

16、、、和。

17、在其中一些實施例中，所述空穴傳輸層包括第一子層和第二子層，所述第一子層較所述第二子層更靠近所述基底層，所述第一子層的材料包括無機空穴傳輸材料，所述第二子層的材料包括所述自組裝單分子材料。

18、在其中一些實施例中，所述第一子層的厚度為10nm~30nm，所述第二子層的厚度為1nm~10nm；和/或，

19、所述第一子層的材料包括摻雜或未摻雜的氧化鎳、碘化亞銅、硫氰酸亞銅、氧化銅、氧化亞銅、硫化銅及銻摻雜的氧化錫中的一種或幾種。

20、在其中一些實施例中，所述光電器件為單結電池，所述基底層包括透明導電氧化物電極，所述空穴傳輸層和所述鈣鈦礦層設置在所述透明導電氧化物電極上，且所述空穴傳輸層與所述透明導電氧化物電極相鄰，在所述光電器件的對電極和所述鈣鈦礦層之間設有電子傳輸層；或者，

21、所述光電器件為疊層電池，所述光電器件的底電池包括所述基底層，所述光電器件的頂電池包括所述空穴傳輸層和所述鈣鈦礦層。

22、一種光電器件的制備方法，包括如下步驟：

23、在基底層上形成空穴傳輸層；

24、在所述空穴傳輸層遠離所述基底層的一側形成鈣鈦礦層，制備光電器件；

25、其中，所述空穴傳輸層的材料包括具有如下結構通式的自組裝單分子材料：

26、；

27、式中，r1和r2各自獨立地選自氫和c1~c10烷基中的一種；

28、l選自c2~c18亞烷基及亞苯基中的一種或幾種；

29、a為錨定基團；

30、n為2~100000的整數。

31、在其中一些實施例中，在基底層上形成空穴傳輸層的步驟包括：

32、在所述基底層上形成第一子層，所述第一子層的材料包括無機空穴傳輸材料；

33、制備含有所述自組裝單分子材料的溶液；

34、將所述溶液施加在所述第一子層上形成液膜；

35、對所述液膜進行退火，形成第二子層。

36、在其中一些實施例中，滿足如下特征中的一個或幾個：

37、（1）所述溶液所用的溶劑包括氯苯；

38、（2）在所述溶液中，所述自組裝單分子材料的濃度為0.5mg/ml~1.5mg/ml；

39、（3）退火的溫度為100℃~150℃，退火的時間為10min~60min。

40、一種光伏模組，包括多個串聯的光電器件，所述光電器件如上所述或通過上述的制備方法制備的光電器件。

41、一種光伏組件，包括上述的光電器件、通過上述的制備方法制備的光電器件或上述的光伏模組。

42、上述光電器件包括層疊設置的基底層、空穴傳輸層和鈣鈦礦層，空穴傳輸層的材料包括自組裝單分子材料，自組裝單分子材料中含有錨定基團，能夠利用錨定基團與無機氧化物的多配協同物理和化學作用，可以在無機氧化物上形成一層自組裝單分子層，此外，通過以吖啶為母體結構，較傳統的咔唑類化合物，結構上更加穩定；采用聚合物具有較低的零點能，比其單體和小分子在光、熱條件下具有更好的穩定性。同時能夠更好地鈍化界面缺陷，增強界面穩定性，使得器件在工作條件下的穩定性得到提升；通過結構的優化，還有利于提高分子對于空穴的提取性能，調控界面能級使其與鈣鈦礦的價帶更加匹配，增加鈣鈦礦層和空穴傳輸層的浸潤性，從而有利于提高器件效率，利于大面積電池的制備。

技術特征：

1.一種光電器件，其特征在于，包括基底層、設置在所述基底層上的空穴傳輸層和鈣鈦礦層，所述空穴傳輸層較所述鈣鈦礦層更靠近所述基底層；

2.根據權利要求1所述的光電器件，其特征在于，所述自組裝單分子材料滿足如下條件中的一個或幾個：

3.根據權利要求2所述的光電器件，其特征在于，所述自組裝單分子材料選自如下結構中的一種或幾種：

4.根據權利要求1~3任一項所述的光電器件，其特征在于，所述空穴傳輸層包括第一子層和第二子層，所述第一子層較所述第二子層更靠近所述基底層，所述第一子層的材料包括無機空穴傳輸材料，所述第二子層的材料包括所述自組裝單分子材料。

5.根據權利要求4所述的光電器件，其特征在于，所述第一子層的厚度為10nm~30nm，所述第二子層的厚度為1nm~10nm；和/或，

6.根據權利要求1~3及5任一項所述的光電器件，其特征在于，所述光電器件為單結電池，所述基底層包括透明導電氧化物電極，所述空穴傳輸層和所述鈣鈦礦層設置在所述透明導電氧化物電極上，且所述空穴傳輸層與所述透明導電氧化物電極相鄰，在所述光電器件的對電極和所述鈣鈦礦層之間設有電子傳輸層；或者，

7.一種光電器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

8.根據權利要求7所述的光電器件的制備方法，其特征在于，在基底層上形成空穴傳輸層的步驟包括：

9.根據權利要求8所述的光電器件的制備方法，其特征在于，滿足如下特征中的一個或幾個：

10.一種光伏模組，其特征在于，包括多個串聯的光電器件，所述光電器件如權利要求1~6任一項所述或通過權利要求7~9任一項所述的制備方法制備的光電器件。

11.一種光伏組件，其特征在于，包括權利要求1~6任一項所述的光電器件、通過權利要求7~9任一項所述的制備方法制備的光電器件或權利要求10所述的光伏模組。

技術總結
本申請涉及一種光電器件及其制備方法、應用。上述光電器件包括基底層、設置在所述基底層上的空穴傳輸層和鈣鈦礦層，所述空穴傳輸層較所述鈣鈦礦層更靠近所述基底層；其中，所述空穴傳輸層的材料包括具有如下結構通式的自組裝單分子材料：；式中，R<subgt;1</subgt;和R<subgt;2</subgt;各自獨立地選自氫和C<subgt;1</subgt;~C<subgt;10</subgt;烷基中的一種；L選自C<subgt;2</subgt;~C<subgt;18</subgt;亞烷基及亞苯基中的一種或幾種；A為錨定基團；n為2~100000的整數。上述自組裝單分子材料能夠應用在空穴傳輸層中，提高空穴傳輸層和鈣鈦礦層之間的穩定性和浸潤性，進而提高器件光電轉換效率。

技術研發人員：曾海鵬,李兆寧,楊玉雯,應昕彤,樊慧柯
受保護的技術使用者：天合光能股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21