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光電器件及其制備方法、應(yīng)用與流程

文檔序號(hào):39729147發(fā)布日期:2024-10-22 13:33閱讀:55來源:國知局
光電器件及其制備方法、應(yīng)用與流程

本申請涉及光電器件領(lǐng)域,特別是涉及一種光電器件及其制備方法、應(yīng)用。


背景技術(shù):

1、得益于鈣鈦礦材料和成膜技術(shù)的發(fā)展,在過去十年里,鈣鈦礦太陽能電池(pscs)的光電轉(zhuǎn)換效率有了很大的提升,例如光電轉(zhuǎn)換效率由3.8%提升至25.7%。目前,開發(fā)高效、穩(wěn)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(dòng)pscs走向產(chǎn)業(yè)化至關(guān)重要。

2、無機(jī)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(wěn)定性、可低溫大規(guī)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(dǎo)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(wěn)定性較差而影響器件光電轉(zhuǎn)換效率的提高。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此,本申請一些實(shí)施例提供一種具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率的光電器件。

2、此外,本申請另一些實(shí)施例還提供一種光電器件的制備方法、應(yīng)用。

3、一種光電器件,包括基底層、設(shè)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(jié)構(gòu)通式的自組裝單分子材料:

5、;

6、式中,r1和r2各自獨(dú)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(tuán);

9、n為2~100000的整數(shù)。

10、在其中一些實(shí)施例中,所述自組裝單分子材料滿足如下條件中的一個(gè)或幾個(gè):

11、(1)r1和r2各自獨(dú)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(tuán)和羧酸基團(tuán)中的一種;

14、(4)n為2~1000的整數(shù)。

15、在其中一些實(shí)施例中,所述自組裝單分子材料選自如下結(jié)構(gòu)中的一種或幾種:

16、、、和。

17、在其中一些實(shí)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(jī)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(shí)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(shí)施例中,所述光電器件為單結(jié)電池,所述基底層包括透明導(dǎo)電氧化物電極,所述空穴傳輸層和所述鈣鈦礦層設(shè)置在所述透明導(dǎo)電氧化物電極上,且所述空穴傳輸層與所述透明導(dǎo)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(shè)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(yuǎn)離所述基底層的一側(cè)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(jié)構(gòu)通式的自組裝單分子材料:

26、;

27、式中,r1和r2各自獨(dú)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(tuán);

30、n為2~100000的整數(shù)。

31、在其中一些實(shí)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(jī)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(jìn)行退火,形成第二子層。

36、在其中一些實(shí)施例中,滿足如下特征中的一個(gè)或幾個(gè):

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(shí)間為10min~60min。

40、一種光伏模組,包括多個(gè)串聯(lián)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(shè)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(tuán),能夠利用錨定基團(tuán)與無機(jī)氧化物的多配協(xié)同物理和化學(xué)作用,可以在無機(jī)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(jié)構(gòu),較傳統(tǒng)的咔唑類化合物,結(jié)構(gòu)上更加穩(wěn)定;采用聚合物具有較低的零點(diǎn)能,比其單體和小分子在光、熱條件下具有更好的穩(wěn)定性。同時(shí)能夠更好地鈍化界面缺陷,增強(qiáng)界面穩(wěn)定性,使得器件在工作條件下的穩(wěn)定性得到提升;通過結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,還有利于提高分子對于空穴的提取性能,調(diào)控界面能級使其與鈣鈦礦的價(jià)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(shù)特征:

1.一種光電器件,其特征在于,包括基底層、設(shè)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(jù)權(quán)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(gè)或幾個(gè):

3.根據(jù)權(quán)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(jié)構(gòu)中的一種或幾種:

4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)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(jī)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1~3及5任一項(xiàng)所述的光電器件,其特征在于,所述光電器件為單結(jié)電池,所述基底層包括透明導(dǎo)電氧化物電極,所述空穴傳輸層和所述鈣鈦礦層設(shè)置在所述透明導(dǎo)電氧化物電極上,且所述空穴傳輸層與所述透明導(dǎo)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(shè)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(gè)或幾個(gè):

10.一種光伏模組,其特征在于,包括多個(gè)串聯(lián)的光電器件,所述光電器件如權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述或通過權(quán)利要求7~9任一項(xiàng)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(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的光電器件、通過權(quán)利要求7~9任一項(xiàng)所述的制備方法制備的光電器件或權(quán)利要求10所述的光伏模組。


技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種光電器件及其制備方法、應(yīng)用。上述光電器件包括基底層、設(shè)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(jié)構(gòu)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(dú)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(tuán);n為2~100000的整數(shù)。上述自組裝單分子材料能夠應(yīng)用在空穴傳輸層中,提高空穴傳輸層和鈣鈦礦層之間的穩(wěn)定性和浸潤性,進(jìn)而提高器件光電轉(zhuǎn)換效率。

技術(shù)研發(fā)人員:曾海鵬,李兆寧,楊玉雯,應(yīng)昕彤,樊慧柯
受保護(hù)的技術(shù)使用者:天合光能股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2024/10/21
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