本發(fā)明涉及能源材料，尤其涉及一種聚芳胺空穴傳輸材料及利用其制備的鈣鈦礦太陽電池。

背景技術(shù)：

1、為了提升鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性和效率，其中重要的一點就是研究空穴傳輸層。

2、目前，聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](ptaa)是鈣鈦礦太陽能電池中最早使用的空穴傳輸材料，它具有良好的芳香溶劑溶解和加工能力，且在大氣環(huán)境中具有良好的穩(wěn)定性。然而，在材料制備上，它需要多步反應(yīng)構(gòu)筑單體，存在合成復(fù)雜的問題。同時，聚[雙(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]薄膜自身具有較強(qiáng)的疏水性，在其上層涂布極性正交溶劑溶解的鈣鈦礦前驅(qū)體溶液時，由于界面不浸潤而導(dǎo)致器件加工困難。作為界面材料，它與透明電極和鈣鈦礦之間無強(qiáng)的化學(xué)相互作用。

3、因此，如何制備出能解決上述問題的空穴傳輸材料成為當(dāng)前亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種聚芳胺空穴傳輸材料及利用其制備的鈣鈦礦太陽電池，用以解決上述技術(shù)問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種聚芳胺空穴傳輸材料，所述聚芳胺空穴傳輸材料通過n,n-雙(4-溴苯基)-2,4,6-三甲基苯胺和功能單元聚合獲得；其中，功能單元為含有極性基團(tuán)的單元。

3、本發(fā)明還提供一種聚芳胺空穴傳輸材料的制備方法，所述方法包括：

4、將催化劑和活化催化劑配體加入到溶劑中，通過攪拌獲得催化劑體系；

5、向催化劑體系中加入n,n-雙(4-溴苯基)-2,4,6-三甲基苯胺和功能單元進(jìn)行回流反應(yīng)，并加入封端劑繼續(xù)反應(yīng)獲得聚芳胺空穴傳輸材料；

6、其中，功能單元為以下任意一種：

7、

8、本發(fā)明還提供一種基于聚芳胺空穴傳輸材料制備的鈣鈦礦太陽電池，所述鈣鈦礦太陽電池包括依次層狀排布的基底、透明電極層、聚芳胺空穴傳輸材料形成的空穴傳輸層、鈣鈦礦層、富勒烯電子傳輸層、空穴阻擋層、金屬電極。

9、本發(fā)明還提供一種鈣鈦礦太陽電池的制備方法，所述方法包括：

10、對涂有ito的玻璃基底進(jìn)行清洗，并用紫外燈臭氧處理ito襯底；

11、在ito襯底上依次沉積聚芳胺空穴傳輸材料、鈣鈦礦層材料、富勒烯電子傳輸層材料、空穴阻擋層材料、金屬電極，獲得鈣鈦礦太陽電池。

12、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點：

13、本發(fā)明利用簡單合成方法制備了四種聚芳胺空穴傳輸材料htl1，htl2，htl3和htl4。通過在芳胺骨架中引入功能單元(含孤對電子的路易斯堿性雜原子)，可以有效提升聚合物的極性，根據(jù)“相似相溶”原理，極性功能單元的引入可以改善鈣鈦礦溶液在聚芳胺空穴傳輸薄膜上的浸潤性，進(jìn)而調(diào)控鈣鈦礦薄膜的生長。

14、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。

技術(shù)特征：

1.一種聚芳胺空穴傳輸材料，其特征在于，所述聚芳胺空穴傳輸材料通過n,n-雙(4-溴苯基)-2,4,6-三甲基苯胺和功能單元聚合獲得；其中，功能單元為含有極性基團(tuán)的單元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚芳胺空穴傳輸材料，其特征在于，所述聚芳胺空穴傳輸材料為以下任意一種：

3.一種基于權(quán)利要求1所述的聚芳胺空穴傳輸材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述催化劑為鎳催化劑；所述活化催化劑配體包括以下任意一種或兩種：2,2'-聯(lián)吡啶、1,10-菲啰啉、吡啶、1,5-環(huán)辛二烯。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述溶劑包括以下任意一種：四氫呋喃、無水甲苯和二甲亞砜。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述n,n-雙(4-溴苯基)-2,4,6-三甲基苯胺、所述功能單元、所述催化劑和所述配體的摩爾當(dāng)量比范圍為0.5-0.9:0.5-0.1:1-5:1-5。

7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述回流反應(yīng)的溫度為60-120℃、時間為12-24h；所述加入封端劑繼續(xù)反應(yīng)的時間為1-5h。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述封端劑包括以下一種：4-溴三苯胺、溴苯、對溴甲苯、4-溴苯甲醚、2-溴噻吩、2-溴-5-甲基噻吩和2-溴-5-甲氧基噻吩。

9.一種基于權(quán)利要求1所述的聚芳胺空穴傳輸材料制備的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，所述鈣鈦礦太陽電池包括依次層狀排布的基底、透明電極層、聚芳胺空穴傳輸材料形成的空穴傳輸層、鈣鈦礦層、富勒烯電子傳輸層、空穴阻擋層、金屬電極。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，基底材料包括以下任意一種：玻璃、石英、柔性pet、柔性pen。

11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，透明電極層材料包括以下任意一種：氧化銦錫、氟摻氧化錫、薄層金屬；

12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，鈣鈦礦層材料為abx3型金屬鹵化物材料；

13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，富勒烯電子傳輸層材料為[6,6]-苯基-c61-丁酸甲酯，且所述富勒烯電子傳輸層厚度為50-100nm。

14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，空穴阻擋層材料為2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉，且所述空穴阻擋層厚度為5-10nm。

15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽電池，其特征在于，金屬電極材料包括以下任意一種：銀、鋁、鎂、銅、金、氧化銦錫、氟摻氧化錫；

16.一種基于權(quán)利要求9所述的鈣鈦礦太陽電池的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及能源材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種聚芳胺空穴傳輸材料及利用其制備的鈣鈦礦太陽電池。所述聚芳胺空穴傳輸材料通過N,N?雙(4?溴苯基)?2,4,6?三甲基苯胺和功能單元聚合獲得；其中，功能單元為含有極性基團(tuán)的單元。通過在芳胺骨架中引入功能單元(含孤對電子的路易斯堿性雜原子)，可以有效提升聚合物的極性，根據(jù)“相似相溶”原理，極性功能單元的引入可以改善鈣鈦礦溶液在聚芳胺空穴傳輸薄膜上的浸潤性，進(jìn)而調(diào)控鈣鈦礦薄膜的生長。

技術(shù)研發(fā)人員：董一昕,劉冬雪,楊靜,孫天歌,貢永帥,顏步一,張鷺,戴萬雷
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國長江三峽集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15