[发明专利]一种复合空穴传输材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及光伏材料制造领域，尤其涉及一种复合空穴传输材料及其制备方法和应用。材料为偏钒酸铵、PEDOT:PSS溶液、水和甲醇溶液按质量体积比为2mg‑3mg：0.8ml‑1ml：1ml‑2ml，混合分散所得。该材料可用做有机或有机无机杂化太阳能电池空穴传输层，作为空穴传输层用于有机无机杂化太阳能电池，不但大大提高了电池的开路电压，而且提高了器件的稳定性。本发明制备方法简单易实现，重复性高，为大面积太阳能电池器件的生产有效降低生产成本。

技术领域

本发明涉及光伏材料制造领域，尤其涉及一种复合空穴传输材料及其制备方法和应用。

背景技术

太阳能是一种清洁无污染的绿色可再生能源，而太阳能电池是一种恰能将太阳能转变成电能的光伏电池。近年来，太阳能电池领域的钙钛矿太阳能电池与有机太阳能电池因其迅猛的发展速度引起人们的广泛关注，目前钙钛矿太阳能电池的光伏效率已经突破24％，有机太阳能电池也突破了17％的效率。其工作原理是太阳光经活性层吸收后产生电子-空穴对，电子和空穴经分离后在内接电场的作用下经界面层传输到相应的电极，从而形成电流。因此，作为活性层与电极连接者的电子和空穴传输层对器件的性能起到至关重要的作用。

聚3，4-二乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)是一种高分子有机聚合物，因其成膜性好，透光性强，价格相对低廉等优势，常被用做钙钛矿及有机太阳能电池的空穴传输层，并且在大面积太阳能电池的生产中有很大潜力。但该材料在反相钙钛矿和正向有机太阳能电池中使用时，因其能级与活性层能级匹配性略差，导致反相钙钛矿和正向有机器件开路电压较低，一般小于0.9mV，从而导致电池的整体光电转换效率受限。研究表明，在PEDOT:PSS中添加五氧化二钒或其他钒的氧化物可在一定程度上提高与活性层的能级匹配度，从而使电池器件的开路电压有一定程度的提高，但目前添加钒氧化物的方法所能达到的最大开路电压超不过1.0mV，仍不能满足对器件性能大幅度提高的要求。根据以往的相关报道，醇类和水能在一定程度提高PEDOT:PSS的导电性，但对器件电压影响效果不大。由此，现阶段并不能有效对电压和电流同时提高，并且上述两种方式由于钒氧化物在使用时需加双氧水进行处理，导致其不能与醇类兼容并存。因此不能通过二者的简单结合来实现电流和电压的同时提高；进而需要进一步的研究。

发明内容

本发明目的在于提供一种复合空穴传输材料及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种复合空穴传输材料，材料为偏钒酸铵、PEDOT:PSS溶液、水和甲醇溶液按质量体积比为2mg-3mg：0.8ml-1ml：1ml-2ml，混合分散所得。

所述偏钒酸铵和PEDOT:PSS溶液在60-80℃下混匀、分散，再加入水、甲醇溶液混匀，得复合空穴传输材料。

所述PEDOT:PSS溶液为PEDOT(聚3，4-乙撑二氧噻吩)：PSS(聚苯乙烯磺酸)质量比为1：6的水溶液；甲醇溶液为甲醇的水溶液，其中甲醇的终浓度为30-50wt％。

一种复合空穴传输材料的制备方法，偏钒酸铵和PEDOT:PSS溶液在60-80℃下混匀、分散，再加入甲醇溶液混匀，得复合空穴传输材料。

一种复合空穴传输材料的应用，所述复合空穴传输材料在作为电极透明空穴传输层中的应用。

所述电极为FTO或ITO。

一种电极复合透明空穴传输层的制备方法，

1)将PEDOT:PSS溶液和偏钒酸铵在60-80℃下混匀、分散，再加入甲醇溶液混匀，得复合空穴传输材料；

2)采用旋涂工艺将所述复合空穴传输材料涂于基体上，进行成膜，得到偏钒酸铵/PEDOT:PSS薄膜，将成膜后的基体放置于恒温加热板上加热，即于基体表面得干燥且膜质均一的偏钒酸铵/PEDOT:PSS复合透明空穴传输层。