本申請(qǐng)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(guò)去十年里，鈣鈦礦太陽(yáng)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(kāi)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(duì)于推動(dòng)pscs走向產(chǎn)業(yè)化至關(guān)重要。

2、無(wú)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(duì)于鈣鈦礦層，氧化鎳的本征電導(dǎo)率較低，能級(jí)不夠匹配等問(wèn)題，使得空穴傳輸層和鈣鈦礦層之間的浸潤(rùn)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(qǐng)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(qǐng)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(mǎn)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(wú)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(duì)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(wú)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(duì)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(mǎn)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(guò)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(guò)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(wú)機(jī)氧化物的多配協(xié)同物理和化學(xué)作用，可以在無(wú)機(jī)氧化物上形成一層自組裝單分子層，此外，通過(guò)以吖啶為母體結(jié)構(gòu)，較傳統(tǒng)的咔唑類(lèi)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(guò)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，還有利于提高分子對(duì)于空穴的提取性能，調(diào)控界面能級(jí)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(rùn)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(mǎn)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(wú)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(duì)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(mǎn)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(guò)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(guò)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(qǐng)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(rùn)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