[发明专利]具有空穴传输性能的有机胺阳离子在钙钛矿太阳能电池中的应用

说明书

本发明设计合成一系列同时具备高载流子传输单元和低维钙钛矿构筑单元的有机胺阳离子，解决低维钙钛矿层间电荷传输性能差的难题，制备高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池。由于其制备工艺简单，原料易得、低廉，作为界面材料或空穴传输材料用于钙钛矿太阳能电池具有良好的前景。

技术领域

本发明属于太阳能电池新材料领域，更具体地本发明涉及具有空穴传输性能的有机胺阳离子在钙钛矿太阳能电池中的应用。

背景技术

清洁能源的开发是未来人类社会低碳经济与可持续发展的基础，而发展低成本、高性能的光电转换技术是实现这一目标的关键之一。金属卤化物钙钛矿兼具有机和无机材料在光电性质、溶程加工、低温处理等方面的优势，在光伏领域展现出巨大的应用潜力。经过短短几年的发展，钙钛矿太阳电池的器件效率已突破25.2％[National RenewableEnergy Laboratory(NREL)efficiency chart，http：//www.nrel.gov/ncpv/]，已经接近薄膜硅电池，但其制造成本较低，成为一种有望进一步降低光伏发电价格的新型光伏体系。近年来，二维/三维混合维度钙钛矿因其光电性能好、稳定性高等优势，在光伏领域受到了广泛关注，有望实现高效、稳定的钙钛矿光伏器件。虽然二维/三维混合维度钙钛矿器件稳定性得到了很大的提升，但是其器件效率仍然较三维钙钛矿低，主要是因为层状钙钛矿一般平行于衬底生长，大尺寸有机胺层的迁移率很低，类似于导电无机层之间的绝缘间隔物，降低了钙钛矿层间电荷传输，这极大的影响了光伏器件效率的提升。

本发明设计合成一系列同时具备高载流子传输单元和低维钙钛矿构筑单元的有机胺阳离子，解决低维钙钛矿层间电荷传输性能差的难题，构筑高效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池。

发明内容

本发明提供了具有空穴传输性能的有机胺阳离子及其应用。所述的有机胺阳离子用于制备钙钛矿太阳能电池

1.具有空穴传输性能的有机胺阳离子，其特征在于为如下化学结构式I：

化学结构式I：

n＝1，2，3；

式中，R₁为化学结构式II中的任意一种，R₂＝I^-，Br^-，Cl^-：

化学结构式II：

式中，R₃为烃氧基、烃硫基或化学结构式III中的任意一种；

化学结构式III：

式中，R₄为烃氧基或烃硫基

2.权利要求1所述的具有空穴传输性能的有机胺阳离子，其特征在于，作为空穴传输层或界面层用于钙钛矿太阳能电池的制备。

上述的有机胺阳离子的应用，其用于制备钙钛矿太阳电池。

用上述有机胺阳离子制备钙钛矿太阳电池的器件结构如下：器件结构为以下四种中的任意一种，第一种器件结构：导电玻璃基片/电子传输层/钙钛矿层/有机胺阳离子诱导形成的界面层/空穴传输层/金属电极；第二种器件结构：导电玻璃基片/电子传输层/钙钛矿层/有机胺阳离子诱导形成的空穴传输层/金属电极；第三种器件结构：导电玻璃基片/空穴传输层/钙钛矿层/有机胺阳离子诱导形成的界面层/钙钛矿层/电子传输层 /金属电极；第四种器件结构：导电玻璃基片/钙钛矿层/有机胺阳离子诱导形成的空穴传输层/钙钛矿层/电子传输层/金属电极。其中有机胺阳离子诱导形成的空穴传输层和有机胺阳离子诱导形成的界面层采用权利要求1所述的系列具有空穴传输性能的有机胺阳离子进行制备。

有益效果：