[发明专利]有机膦酸类化合物的应用和钙钛矿太阳能电池薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及太阳能电池薄膜领域，公开了有机膦酸类化合物的应用和钙钛矿太阳能电池薄膜及其制备方法，该应用为式(1)所示的有机膦酸类化合物在制备钙钛矿太阳能电池薄膜中的应用。含有本发明的有机膦酸类化合物的钙钛矿太阳能电池薄膜具有优异的光电转化效率以及能够提高含有该薄膜的太阳能电池的光电转化效率的稳定性，同时能够避免该太阳能电池受到高温、高湿的环境的影响。

技术领域

本发明涉及太阳能电池薄膜领域，具体地，涉及有机膦酸类化合物在制备钙钛矿太阳能电池薄膜中的应用、一种有机膦酸化合物修饰的钙钛矿太阳能电池薄膜及其制备方法。

背景技术

基于卤代物的钙钛矿具有优异的光吸收能力、可观的双极性载流子迁移率、超长电子-空穴扩散长度的特点，逐渐成为当今光电伏领域内最重要的研究热点之一。2012年，韩国Nam-Gyu Park小组(Sci.Rep.,2,591/1-591/7,2012)和英国Snaith小组(Scinece，338，643-647，2012)分别报道了基于钙钛矿的敏化固态介孔太阳电池和介孔超结构杂化太阳能电池，效率分别达到了9.7％和10.9％。2015年，韩国Yang小组(Scinece，348，1234-1237，2015)转化效率达到了20％。

虽然，钙钛矿太阳能电池器件光电转换效率的最高纪录不断被刷新，但是，关于钙钛矿太阳能电池稳定性的研究报道比较缺乏(J.Mater.Chem.A.，3，8970-8980，2015)。钙钛矿太阳能电池稳定性问题已经成为制约钙钛矿太阳能电池继续发展的瓶颈。例如钙钛矿太阳能电池在水氧气氛、温度变化、湿法制备、紫外光照等不同敏感环境条件下钙钛矿太阳能电池的化学稳定性问题。

目前的卤代物钙钛矿主要有有机-无机金属化合物甲胺铅碘(CH₃N₃PbX₃,X为Cl/Br/I中的一种或多种)，甲胺铅碘的主要合成成分卤化甲胺(CH₃NH₃X)遇水极易水解，导致甲胺铅碘钙钛矿性能极不稳定，这在很大程度上限制了钙钛矿电池的发展。因此，利用有机或无机材料对钙钛矿进行修饰，使之能够更好的应用于钙钛矿电池，变成为一种技术趋势。

发明内容

本发明的发明人在研究中发现本发明的式(1)所示的有机膦酸类化合物能够作为钙钛矿电池的修饰材料，在提高钙钛矿电池光电转化效率的同时，增加钙钛矿电池的稳定性。

本发明首先提供了一种式(1)所示的有机膦酸类化合物在制备钙钛矿太阳能电池薄膜中的应用，

其中，在式(1)中，

R₁为H、取代的C_1-60的烷基、取代或未取代的C_2-60的烯基、取代或未取代的C_2-60的炔基、取代或未取代的C_3-16的环烷基、取代或未取代的C_3-16的环烯基、取代或未取代的C_6-60的芳基、吡咯烷基、哌嗪基、哌啶基、吗啉基、羰基碳上连有石墨烯基的酰胺基或羰基碳上连有富勒烯基的酰胺基，且其中的取代基为卤素、C_1-4的烷基中的至少一种；

A为C或N；

R₂为式(2)所示的磷酸基；

n为0-30的整数；

m为0-4的整数；

r为0或1；

t为1-3的整数。

本发明的“取代的C_1-60的烷基”表示包括取代基在内的R₁为碳原子总数为1-60的烷基；取代的C_1-30的烷基有相似定义。