一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备

1.本发明涉及钙钛矿太阳电池技术领域，尤其涉及一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，有机无机杂化金属卤化物类钙钛矿材料因具有光吸收系数高、激子结合能小、载流子扩散长度大、电荷迁移率高以及光学带隙可调等出色的半导体性能，引发了科学界和工业界的广泛关注。目前，反式钙钛矿太阳电池因具有制造温度低、易于加工、适用于柔性衬底并且可制备叠层多结太阳电池等优势而受到广泛关注。反式钙钛矿太阳电池(pscs)的实验室功率转换效率(pce)已经超过25％(zhenli,bo li,xinwu,stephaniea.sheppard,shoufeng zhang,danpeng gao,nicholas j.long,zonglong zhu.organometallic-functionalized interfaces for highly efficient inverted perovskite solar cells.science,2022,376,416-420)，是最具有应用前景的新型太阳电池。通常使用的反式钙钛矿太阳电池的器件结构由阳极、空穴传输层、光活性层、电子传输层、阴极界面层和阴极组成。其中，在电子传输层与金属阴极之间引入一层阴极界面层(cil)，可以有效地调节电极的功函数，减小载流子的抽取势垒以及改善电极与活性层的接触，从而提升器件性能。然而报道的cil在器件中的厚度大都在10nm左右，这是由它们较低的导电率或固有的绝缘性质所决定的，这对于生产商业化大面积的pscs来说是一个巨大的挑战。在反式pscs中浴铜灵(bcp)是最常用的cil(zhiqinying,xiyang,jingming zheng,yudong zhu,jingwei xiu,wei chen,chunhui shou,jiang sheng,yuheng zeng,baojie yan,hui pan,jichun ye and zhubing he.charge-transfer induced multifunctional bcp:ag complexes for semi-transparent perovskite solar cells with a record fill factor of80.1％.j.mater.chem.a,2021,9,12009-12018)，但是当bcp的厚度达到13nm时，器件的pce降低了80％(chuanliang chen,shashazhang,shaohangwu,wenjunzhang,hongmei zhu,zhenzhong xiong,yanjun zhang and wei chen.effect ofbcp buffer layer on eliminating charge accumulation for high performance of inverted perovskite solar cells.rscadv.,2017,7,35819-35826)，进一步增大bcp的厚度会继续降低pce，而且bcp成本较高，并不适用于钙钛矿太阳能电池的大面积工业化生产。因此，研究新型cil材料，对pscs的工业化发展意义重大。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备方法，本发明采用喹吖啶酮衍生物材料可以制备厚膜加工的cil，并将其应用于钙钛矿太阳能电池中具有优异的器件性能。
4.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供了一种喹吖啶酮衍生物材料作为阴极界面层在反式钙钛矿太阳电池中的应用，所述喹吖啶酮衍生物材料具有式1所示结构：
[0006][0007]
本发明提供了一种反式钙钛矿太阳电池，包括依次层叠的阳极、阳极界面层、钙钛矿层、电子传输层、阴极界面层和阴极；所述阴极界面层由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料组成；
[0008][0009]
优选的，所述阴极界面层的厚度为5～100nm。
[0010]
优选的，所述阳极的厚度为100～200nm；所述阴极的厚度为80～120nm。
[0011]
优选的，所述阳极界面层包括聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，所述阳极界面层的厚度为5～40nm。
[0012]
优选的，所述钙钛矿层的厚度为300～1000nm。
[0013]
优选的，所述电子传输层包括pc
61
bm，所述电子传输层的厚度为20～60nm。
[0014]
本发明提供了上述方案所述反式钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
[0015]
在阳极表面第一涂覆阳极界面层溶液，第一退火处理后在阳极表面形成阳极界面层；
[0016]
在所述阳极界面层表面第二涂覆钙钛矿前驱体溶液，依次进行反溶剂处理和第二退火处理，在阳极界面层表面形成钙钛矿层；
[0017]
在所述钙钛矿层表面第三涂覆电子传输层溶液，形成电子传输层；
[0018]
在所述电子传输层表面第四涂覆阴极界面层溶液，形成阴极界面层；
[0019]
在所述阴极界面层表面蒸镀金属阴极，得到钙钛矿太阳能电池。
[0020]
优选的，所述阴极界面层溶液由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料溶解到醇类溶剂中得到；所述阴极界面层溶液的浓度为0.5～20mg/ml。
[0021]
优选的，所述醇类溶剂包括三氟乙醇。
[0022]
本发明提供了一种喹吖啶酮衍生物材料作为阴极界面层在反式钙钛矿太阳电池中的应用，所述喹吖啶酮衍生物材料具有式1所示结构。
[0023]
本发明所述喹吖啶酮衍生物材料(记为dcnqa-pybr)的导电性良好，对厚度不敏感，使得在制备厚膜时器件的pce依然很高，适用于反式钙钛矿太阳能电池的大面积工业化生产。
[0024]
将本发明的dcnqa-pybr材料作为阴极界面材料用于反式钙钛矿太阳电池，开路电压为1.050～1.100v，短路电流密度为22.50～24.50ma/cm2，填充因子为0.700～0.820，能量转换效率为18.00～22.00％，具有优异的太阳能电池性能。
[0025]
此外，dcnqa-pybr具有良好的溶解性，可以溶液制备，有利于实现工业化生产。
附图说明
[0026]
图1是本发明实施例1中厚度为18nm的dcnqa-pybr作为阴极界面层制备的反式钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
[0027]
图2是本发明实施例2中厚度为30nm的dcnqa-pybr作为阴极界面层制备的反式钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
[0028]
图3是本发明实施例3中厚度为48nm的dcnqa-pybr作为阴极界面层制备的反式钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
[0029]
图4是本发明实施例4中厚度为68nm的dcnqa-pybr作为阴极界面层制备的反式钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
[0030]
图5是本发明实施例5中厚度为80nm的dcnqa-pybr作为阴极界面层制备的反式钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图。
具体实施方式
[0031]
本发明提供了一种喹吖啶酮衍生物材料作为阴极界面层在反式钙钛矿太阳电池中的应用，所述喹吖啶酮衍生物材料具有式1所示结构：
[0032][0033]
本发明对所述喹吖啶酮衍生物材料的来源过程没有特殊要求，采用本领域熟知的
制备过程制备得到即可。在本发明中，所述喹吖啶酮衍生物材料详细合成过程参照文献weiping chen,junjie lv,jianxiong han,youchun chen,tao jia,fenghong li and yue wang.n-type cathode interlayer based on dicyanomethylenated quinacridone derivative for high-performance polymer solar cells.j.mater.chem.a,2016,4,2169-2177。
[0034]
本发明提供了一种反式钙钛矿太阳电池，包括依次层叠的阳极、阳极界面层、钙钛矿层、电子传输层、阴极界面层和阴极；所述阴极界面层由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料组成；
[0035][0036]
本发明提供的反式钙钛矿太阳电池包括阳极。在本发明中，所述阳极优选附着在基片上，所述基片优选为玻璃基片。本发明对所述基片的厚度没有特殊要求，本领域熟知的厚度即可。在本发明中，所述阳极优选为氧化铟锡；所述阳极的厚度优选为100～200nm，更优选为120～180nm，进一步优选为150～160nm。
[0037]
本发明提供的反式钛矿太阳能电池包括位于阳极表面的阳极界面层。在本发明中，所述阳极界面层优选包括聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]
[0038]
(ptaa)。在本发明中，所述阳极界面层的厚度优选为5～40nm，更优选为10nm。
[0039]
本发明提供的反式钛矿太阳能电池包括位于阳极表面的钙钛矿层。本发明对所述钙钛矿层的化学组成没有特殊要求，采用本领域熟知的钙钛矿层即可。在本发明中，所述钙钛矿层的厚度优选为300～1000nm，更优选为300～600nm，进一步优选为400～500nm。
[0040]
本发明提供的反式钛矿太阳能电池包括位于钙钛矿层表面的电子传输层。在本发明中，所述电子传输层优选包括pc
61
bm，所述电子传输层的厚度优选为20～60nm，更优选为25～55nm，进一步优选为30～50nm。
[0041]
本发明提供的反式钛矿太阳能电池包括位于电子传输层表面的阴极界面层。在本发明中，所述阴极界面层由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料组成。在本发明中，所述阴极界面层的厚度优选为5～100nm，更优选为15～25nm，最优选为18nm。
[0042]
本发明提供的反式钛矿太阳能电池包括位于阴极界面层表面的阴极。在本发明中，所述阴极优选为金、银或铜。在本发明中，所述阴极的厚度优选为80～120nm，更优选为90～110nm，进一步优选为95～105nm。
[0043]
本发明提供了上述方案所述反式钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
[0044]
在阳极表面第一涂覆阳极界面层溶液，第一退火处理后在阳极表面形成阳极界面
层；
[0045]
在所述阳极界面层表面第二涂覆钙钛矿前驱体溶液，依次进行反溶剂处理和第二退火处理，在阳极界面层表面形成钙钛矿层；
[0046]
在所述钙钛矿层表面第三涂覆电子传输层溶液，形成电子传输层；
[0047]
在所述电子传输层表面第四涂覆阴极界面层溶液，形成阴极界面层；
[0048]
在所述阴极界面层表面蒸镀金属阴极，得到钙钛矿太阳能电池。
[0049]
本发明在阳极表面第一涂覆阳极界面层溶液，第一退火处理后在阳极表面形成阳极界面层。
[0050]
本发明对阳极的制备过程没有特殊要求，采用本领域熟知的阳极制备过程即可。在本发明中，当所述阳极界面层材料为ptaa，所述阳极界面层溶液所用溶剂优选为氯苯，所述阳极界面层溶液的浓度优选为3.0mg/ml；所述第一涂覆的方式优选为旋涂，所述旋涂的速度优选为5000～7000r/min，更优选为6000r/min。本发明对所述涂覆的时间没有特殊要求，根据涂覆厚度调整即可。在本发明中，所述阳极界面层溶液的涂覆厚度对应阳极界面层的厚度。
[0051]
在本发明中，所述第一退火处理的温度优选为80～120℃，更优选为90～100℃；保温时间优选为10～30min，更优选为15～25min。本发明利用第一退火处理可以去除溶剂改善成膜性。
[0052]
形成阳极界面层后，本发明在所述阳极界面层表面第二涂覆钙钛矿前驱体溶液，依次进行反溶剂处理和第二退火处理，在阳极界面层表面形成钙钛矿层。
[0053]
在本发明中，所述钙钛矿前驱体溶液的组成优选根据钙钛矿的成分选择。在本发明的实施例中，所述钙钛矿前驱体溶液为mabr(ch3nh3br)、pbbr2、fai(甲脒碘)、pbi2和csi的混合溶液，所述钙钛矿的组成为cs
0.05
fa
0.85
ma
0.1
pb(i
0.9
br
0.1
)3，其中csi、fai、mabr、pbi2、pbbr2的摩尔计量比依次为0.05、0.85、0.1、0.9和0.1。本发明对所述钙钛矿前驱体溶液所用溶剂的种类没有特殊的要求，根据钙钛矿层成分的不同，采用本领域熟知的相应的溶剂即可。在本发明中，所述钙钛矿前驱体溶液的浓度优选为1～2m，进一步优选为1.4m。在本发明的实施例中，所述钙钛矿前驱体溶液所用溶剂为dmf:dmso和混合溶剂，所述dmf和dmso的体积比为4:1。
[0054]
在本发明中，所述第二涂覆的方式优选为旋涂，所述旋涂的过程优选为先在1000rpm的转速下旋涂10s，再以转速5000rpm旋涂30s。本发明对所述涂覆的总时间没有特殊的要求，根据涂覆厚度调整即可。在本发明中，所述钙钛矿前驱体溶液的涂覆厚度对应钙钛矿层的厚度。
[0055]
完成所述第二涂覆后，本发明优选对涂覆后所得材料依次进行反溶剂处理和退火处理，在阳极界面层表面形成钙钛矿层。
[0056]
在本发明中，所述反溶剂处理优选为在钙钛矿前驱体溶液旋涂剩余5s时，迅速加入反溶剂，进行反溶剂处理；所述反溶剂优选为氯苯。本发明对所述反溶剂的用量没有特殊的限定，根据实际需求调整即可。本发明利用反溶剂处理能够让钙钛矿快速成核，利于钙钛矿结晶。
[0057]
在本发明中，所述第二退火处理的温度优选为80～120℃，更优选为90～100℃，保温时间优选为10～30min，更优选为15～25min。本发明利用第二退火处理去除溶剂，使钙钛
矿层快速结晶，生长成大尺寸晶粒，大尺寸晶粒的钙钛矿具有优异的光电性能。
[0058]
形成钙钛矿层后，本发明在所述钙钛矿层表面第三涂覆电子传输层溶液，形成电子传输层。
[0059]
在本发明中，所述电子传输层溶液所用溶剂优选为氯苯；所述电子传输层溶液的浓度优选为15～25mg/ml。
[0060]
在本发明中，所述第三涂覆的方式优选为旋涂，所述旋涂的速度优选为800～2000r/min，更优选为1000r/min；所述旋涂的时间优选为30～60s，更优选为40s。
[0061]
第三涂覆后，本发明无需进行干燥和退火，直接在形成的电子传输层表面第四涂覆阴极界面层溶液，形成阴极界面层。
[0062]
在本发明中，所述阴极界面层溶液优选由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料溶解到醇类溶剂中得到；在本发明中，所述醇类溶剂优选包括三氟乙醇；在本发明中，所述阴极界面层溶液的浓度优选为0.5～20mg/ml，更优选为2～5mg/ml，最优选为3.5mg/ml。
[0063]
在本发明中，所述第四涂覆的方式优选为旋涂，所述旋涂的速度优选为1000～4000r/min，更优选为3000r/min。本发明对所述第四涂覆的时间没有特殊要求，根据涂覆厚度调整即可。
[0064]
形成阴极界面层后，本发明在所述阴极界面层表面蒸镀金属阴极，得到钙钛矿太阳能电池。
[0065]
本发明对所述蒸镀的方法没有任何的特殊要求，采用本领域熟知的方法进行蒸镀即可。在本发明中，所述蒸镀优选以银、铜或金为原料，所述蒸镀的速度优选为更优选为最优选为所述蒸镀的真空度优选为(1～4)
×
10-4
pa，更优选为1.5
×
10-4
pa。本发明对蒸镀所用金属的形态没有特殊要求，采用本领域熟知的市售的蒸镀用银、铜和金(粉、条、片或块)即可。
[0066]
将本发明的dcnqa-pybr材料作为阴极界面材料用于反式钙钛矿太阳电池，开路电压为1.050～1.100v，短路电流密度为22.50～24.50ma/cm2，填充因子为0.700～0.820，能量转换效率为18.00～22.00％，具有优异的太阳能电池性能。
[0067]
下面结合实施例对本发明提供的喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0068]
以下实施例所用阴极界面材料dcnqa-pybr的制备过程如下：
[0069]
第一步：dcnqa-br的合成
[0070]
将qa-pybr(1.74g，2.50mmol)、丙二腈(0.33g，5.00mmol)、300ml干燥的ch2cl2置入500ml三口瓶中，在0℃冰水浴下将ticl4(14.25g，75.0mmol)缓慢滴加至反应体系中。搅拌十分钟后，再缓慢滴加干燥的吡啶(31.60g，400.0mmol)，自然升至室温后反应24h，将所有溶剂旋干后，剩余物以二氯甲烷为洗脱剂使用200～300目硅胶柱层析分离得到纯品，墨绿色固体(1.34g，68％)，得到dcnqa-br。
[0071]
第二步：dcnqa-pybr的合成
[0072]
将dcnqa-br(1.98g，2.50mmol)、100ml吡啶置入250ml三口瓶中，加热回流过夜，沉淀逐渐析出，冷却至室温后过滤，使用100ml的ch2cl2洗涤滤饼，烘干，得到墨绿色固体
(2.15g，81％)，得到dcnqa-pybr。对得到的阴极界面材料进行元素分析，确定该复合物为dcnqa-pybr，详细合成过程参照文献(weiping chen,junjie lv,jianxiong han,youchun chen,tao jia,fenghong li and yue wang.n-type cathode interlayer based on dicyanomethylenated quinacridone derivative for high-performance polymer solar cells.j.mater.chem.a,2016,4,2169-2177)。
[0073]
实施例1
[0074]
器件结构为ito/ptaa/perovskite/pc
61
bm/dcnqa-pybr(18nm)/ag反式钙钛矿太阳能电池的制备：
[0075]
在镀有135nm的ito阳极的玻璃基片上旋涂3.0mg/ml的ptaa的氯苯溶液，旋涂转速为6000rpm，旋涂时间为30s，然后将所形成的ptaa阳极界面层在100℃的热板上退火10min，ptaa阳极界面层的厚度为10nm；然后在ptaa阳极界面层表面涂覆钙钛矿前驱体溶液(1.4m的cs
0.05
fa
0.85
ma
0.1
pb(i
0.9
br
0.1
)3溶液，溶剂为dmf:dmso，体积比为4:1)，先迅速在1000rpm的低速下旋涂10s，再5000rpm的高速条件下旋涂30s，并且在最后5s快速滴加250μl氯苯，旋涂完毕后，立即放置于100℃的热板上烘烤20min，形成厚度为550nm的钙钛矿层；然后在钙钛矿层表面涂覆20mg/ml的pc
61
bm氯苯溶液，于1000rpm的转速旋涂40s，形成厚度为45nm的电子传输层；随后旋涂浓度为3.5mg/ml的dcnqa-pybr阴极界面层材料的三氟乙醇溶液，于3000rpm的速率旋涂40s，得到阴极界面层的厚度为18nm；然后将制备好的片子置于蒸镀舱中，以的速度蒸镀ag阴极，蒸镀的真空度为1.5
×
10-4
pa，阴极厚度为100nm，得到反式钙钛矿太阳能电池。
[0076]
对本实施例制备的反式钙钛矿太阳电池器件在模拟的am 1.5g太阳光(100mw/cm2)下进行电流密度-电压性能测试，结果如图1所示。由图1可知，该器件开路电压为1.073v，短路电流密度为24.00ma cm-2
，填充因子0.805，经计算光电转化效率为20.74％。
[0077]
实施例2
[0078]
器件结构为ito/ptaa/perovskite/pc
61
bm/dcnqa-pybr(30nm)/ag反式钙钛矿太阳能电池的制备：
[0079]
在镀有135nm的ito阳极的玻璃基片上旋涂3.0mg/ml的ptaa的氯苯溶液，旋涂转速为6000rpm，旋涂时间为30s，然后将所形成的ptaa阳极界面层在100℃的热板上退火10min，ptaa阳极界面层的厚度为10nm；然后在ptaa阳极界面层表面涂覆钙钛矿前驱体溶液(1.4m的cs
0.05
fa
0.85
ma
0.1
pb(i
0.9
br
0.1
)3溶液，溶剂为dmf:dmso，体积比为4:1)，先迅速在1000rpm的低速下旋涂10s，再5000rpm的高速条件下旋涂30s，并且在最后5s快速滴加250μl氯苯，旋涂完毕后，立即放置于100℃的热板上烘烤20min，形成厚度为550nm的钙钛矿层；然后在钙钛矿层表面涂覆20mg/ml的pc
61
bm氯苯溶液，于1000rpm的转速旋涂40s，形成厚度为45nm的电子传输层；随后旋涂浓度为7.5mg/ml的dcnqa-pybr阴极界面层材料的三氟乙醇溶液，于3000rpm的速率旋涂40s，得到阴极界面层的厚度为30nm；然后将制备好的片子置于蒸镀舱中，以的速度蒸镀ag阴极，蒸镀的真空度为1.5
×
10-4
pa，阴极厚度为100nm，得到反式钙钛矿太阳能电池。
[0080]
对本实施例制备的反式钙钛矿太阳电池器件在模拟的am 1.5g太阳光(100mw/cm2)下进行电流密度-电压性能测试，结果如图2所示。由图2可知，该器件开路电压为1.071v，短路电流密度为23.85ma cm-2
，填充因子0.795，经计算光电转化效率为20.31％。
[0081]
实施例3
[0082]
器件结构为ito/ptaa/perovskite/pc
61
bm/dcnqa-pybr(48nm)/ag反式钙钛矿太阳能电池的制备：
[0083]
在镀有135nm的ito阳极的玻璃基片上旋涂3.0mg/ml的ptaa的氯苯溶液，旋涂转速为6000rpm，旋涂时间为30s，然后将所形成的ptaa阳极界面层在100℃的热板上退火10min，ptaa阳极界面层的厚度为10nm；然后在ptaa阳极界面层表面涂覆钙钛矿前驱体溶液(1.4m的cs
0.05
fa
0.85
ma
0.1
pb(i
0.9
br
0.1
)3溶液，溶剂为dmf:dmso，体积比为4:1)，先迅速在1000rpm的低速下旋涂10s，再5000rpm的高速条件下旋涂30s，并且在最后5s快速滴加250μl氯苯，旋涂完毕后，立即放置于100℃的热板上烘烤20min，形成厚度为550nm的钙钛矿层；然后在钙钛矿层表面涂覆20mg/ml的pc
61
bm氯苯溶液，于1000rpm的转速旋涂40s，形成厚度为45nm的电子传输层；随后旋涂浓度为12mg/ml的dcnqa-pybr阴极界面层材料的三氟乙醇溶液，于3000rpm的速率旋涂40s，得到阴极界面层的厚度为48nm；然后将制备好的片子置于蒸镀舱中，以的速度蒸镀ag阴极，蒸镀的真空度为1.5
×
10-4
pa，阴极厚度为100nm，得到反式钙钛矿太阳能电池。
[0084]
对本实施例制备的反式钙钛矿太阳电池器件在模拟的am 1.5g太阳光(100mw/cm2)下进行电流密度-电压性能测试，结果如图3所示。由图3可知，该器件开路电压为1.076v，短路电流密度为23.16ma cm-2
，填充因子0.776，经计算光电转化效率为19.35％。
[0085]
实施例4
[0086]
器件结构为ito/ptaa/perovskite/pc
61
bm/dcnqa-pybr(68nm)/ag反式钙钛矿太阳能电池的制备：
[0087]
在镀有135nm的ito阳极的玻璃基片上旋涂3.0mg/ml的ptaa的氯苯溶液，旋涂转速为6000rpm，旋涂时间为30s，然后将所形成的ptaa阳极界面层在100℃的热板上退火10min，ptaa阳极界面层的厚度为10nm；然后在ptaa阳极界面层表面涂覆钙钛矿前驱体溶液(1.4m的cs
0.05
fa
0.85
ma
0.1
pb(i
0.9
br
0.1
)3溶液，溶剂为dmf:dmso，体积比为4:1)，先迅速在1000rpm的低速下旋涂10s，再5000rpm的高速条件下旋涂30s，并且在最后5s快速滴加250μl氯苯，旋涂完毕后，立即放置于100℃的热板上烘烤20min，形成厚度为550nm的钙钛矿层；然后在钙钛矿层表面涂覆20mg/ml的pc
61
bm氯苯溶液，于1000rpm的转速旋涂40s，形成厚度为45nm的电子传输层；随后旋涂浓度为15mg/ml的dcnqa-pybr阴极界面层材料的三氟乙醇溶液，于3000rpm的速率旋涂40s，得到阴极界面层的厚度为68nm；然后将制备好的片子置于蒸镀舱中，以的速度蒸镀ag阴极，蒸镀的真空度为1.5
×
10-4
pa，阴极厚度为100nm，得到反式钙钛矿太阳能电池。
[0088]
对本实施例制备的反式钙钛矿太阳电池器件在模拟的am 1.5g太阳光(100mw/cm2)下进行电流密度-电压性能测试，结果如图4所示。由图4可知，该器件开路电压为1.082v，短路电流密度为23.19ma cm-2
，填充因子0.759，经计算光电转化效率为19.04％。
[0089]
实施例5
[0090]
器件结构为ito/ptaa/perovskite/pc
61
bm/dcnqa-pybr(80nm)/ag反式钙钛矿太阳能电池的制备：
[0091]
在镀有135nm的ito阳极的玻璃基片上旋涂3.0mg/ml的ptaa的氯苯溶液，旋涂转速
为6000rpm，旋涂时间为30s，然后将所形成的ptaa阳极界面层在100℃的热板上退火10min，ptaa阳极界面层的厚度为10nm；然后在ptaa阳极界面层表面涂覆钙钛矿前驱体溶液(1.4m的cs
0.05
fa
0.85
ma
0.1
pb(i
0.9
br
0.1
)3溶液，溶剂为dmf:dmso，体积比为4:1)，先迅速在1000rpm的低速下旋涂10s，再5000rpm的高速条件下旋涂30s，并且在最后5s快速滴加250μl氯苯，旋涂完毕后，立即放置于100℃的热板上烘烤20min，形成厚度为550nm的钙钛矿层；然后在钙钛矿层表面涂覆20mg/ml的pc
61
bm氯苯溶液，于1000rpm的转速旋涂40s，形成厚度为45nm的电子传输层；随后旋涂浓度为17.5mg/ml的dcnqa-pybr阴极界面层材料的三氟乙醇溶液，于3000rpm的速率旋涂40s，得到阴极界面层的厚度为80nm；然后将制备好的片子置于蒸镀舱中，以的速度蒸镀ag阴极，蒸镀的真空度为1.5
×
10-4
pa，阴极厚度为100nm，得到反式钙钛矿太阳能电池。
[0092]
对本实施例制备的反式钙钛矿太阳电池器件在模拟的am 1.5g太阳光(100mw/cm2)下进行电流密度-电压性能测试，结果如图5所示。由图5可知，该器件开路电压为1.084v，短路电流密度为23.05ma cm-2
，填充因子0.747，经计算光电转化效率为18.67％。
[0093]
由以上实施例可知，本发明采用喹吖啶酮衍生物材料可以制备厚膜加工的cil，并将其应用于钙钛矿太阳能电池中具有优异的器件性能。
[0094]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种喹吖啶酮衍生物材料作为阴极界面层在反式钙钛矿太阳电池中的应用，所述喹吖啶酮衍生物材料具有式1所示结构：2.一种反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，包括依次层叠的阳极、阳极界面层、钙钛矿层、电子传输层、阴极界面层和阴极；所述阴极界面层由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料组成；3.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述阴极界面层的厚度为5～100nm。4.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述阳极的厚度为100～200nm；所述阴极的厚度为80～120nm。5.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述阳极界面层包括聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]，所述阳极界面层的厚度为5～40nm。6.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述钙钛矿层的厚度为300～1000nm。7.根据权利要求2所述的反式钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述电子传输层包括pc
61
bm，所述电子传输层的厚度为20～60nm。8.权利要求1～7任一项所述反式钙钛矿太阳电池的制备方法，包括以下步骤：在阳极表面第一涂覆阳极界面层溶液，第一退火处理后在阳极表面形成阳极界面层；在所述阳极界面层表面第二涂覆钙钛矿前驱体溶液，依次进行反溶剂处理和第二退火
处理，在阳极界面层表面形成钙钛矿层；在所述钙钛矿层表面第三涂覆电子传输层溶液，形成电子传输层；在所述电子传输层表面第四涂覆阴极界面层溶液，形成阴极界面层；在所述阴极界面层表面蒸镀金属阴极，得到钙钛矿太阳能电池。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述阴极界面层溶液由式1所示的喹吖啶酮衍生物材料溶解到醇类溶剂中得到；所述阴极界面层溶液的浓度为0.5～20mg/ml。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述醇类溶剂包括三氟乙醇。

技术总结
本发明提供了一种喹吖啶酮衍生物材料在反式钙钛矿太阳电池中的应用、反式钙钛矿太阳电池及其制备方法，属于钙钛矿太阳电池技术领域。本发明所述喹吖啶酮衍生物材料(记为DCNQA-PyBr)的导电性良好，对厚度不敏感，使得在制备厚膜时器件的PCE依然很高，适用于反式钙钛矿太阳能电池的大面积工业化生产。将本发明的DCNQA-PyBr材料作为阴极界面材料用于反式钙钛矿太阳电池，开路电压为1.050～1.100V，短路电流密度为22.50～24.50mA/cm2，填充因子为0.700～0.820，能量转换效率为18.00～22.00％，具有优异的太阳能电池性能。具有优异的太阳能电池性能。具有优异的太阳能电池性能。


技术研发人员：李枫红 余成卓
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.04.10
技术公布日：2023/7/25