基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法及应用与流程

文档序号:11203274

本发明涉及技术太阳能电池制备技术,尤其是涉及一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法及应用。



背景技术:

随着能源的日益紧缺,人们对新能源尤其是太阳能电池的研究日益关注。传统的硅电池相对来说成本过高,染料敏化电池在制备技术上有很多限制,而有机太阳能电池虽然电池结构简单但是稳定性极差,所以它们在工业化上还存在很多问题。

钙钛矿太阳能电池自2009年第一次报道以来,以其超低成本溶液法制备工艺而受到研究人员的青睐,能量转换效率由最初的3.8%提升到了20%以上,随着研究的不断深入,电池的效率极有可能超过目前发展成熟的单晶硅太阳能电池。钙钛矿太阳能电池从最初的需要一层多孔层支架再到后来可以直接做成薄膜电池,在工业化生产上也具有非常大的应用前景。

在实际应用时,由于钙钛矿太阳能电池的空穴传输层与钙钛矿膜之间存在界面缺陷,其易导致空穴传输层与钙钛矿膜之间稳定性较低,为了增加其稳定性,一般在空穴传输层与钙钛矿膜之间设置界面修饰层,而现有的常规界面修饰层的修饰效果有限,无法满足空穴传输层与钙钛矿膜之间稳定性的需求。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服上述技术不足,提出一种于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法及应用,解决现有技术中钙钛矿太阳能电池的界面修饰层的修饰效果差导致其稳定性低的技术问题。

为达到上述技术目的,本发明的技术方案提供一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,包括如下步骤:

(1)将作为氧化亚镍空穴传输层浸泡于界面修饰剂的水溶液中:

(2)界面修饰剂吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面并形成界面修饰层;

其中,所述界面修饰剂为一端为氨基且一端为羧基的有机分子。

优选的,界面修饰剂的水溶液的浓度为0.3~0.35mmol/L。

优选的,所述步骤(1)中浸泡时间为12~13小时。

优选的,所述界面修饰剂为5-氨基戊酸、氨基乙酸、氨基丙酸或氨基苯甲酸中的一种。

同时,本发明还提供上述制备方法制备的界面修饰层在钙钛矿太阳能电池中的应用。

与现有技术相比,本发明利用一端为氨基且一端为羧基的有机分子的特性,使其能够吸附于氧化亚镍空穴传输层以形成界面修饰层,其可改变氧化亚镍空穴传输层的表面接触角,钝化氧化亚镍空穴传输层与钙钛矿膜的界面缺陷,提高后续制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压和稳定性,进而提高其整体性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本发明的实施例提供了一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,包括如下步骤:

(1)将氧化亚镍空穴传输层浸泡于界面修饰剂的水溶液中:

(2)界面修饰剂吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面并形成界面修饰层;

其中,所述界面修饰剂为一端为氨基且一端为羧基的有机分子,其利用该类有机分子的特性,使其能够吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面而形成界面修饰层,其可改变氧化亚镍空穴传输层的表面接触角,钝化氧化亚镍空穴传输层与钙钛矿膜的界面缺陷。

具体设置时,本实施例界面修饰剂可采用5-氨基戊酸、氨基乙酸、氨基丙酸或氨基苯甲酸中的一种。而且,界面修饰剂的水溶液的浓度一般为0.3~0.35mmol/L。氧化亚镍空穴传输层浸泡于界面修饰剂的水溶液中的浸泡时间一般为12~13小时,以促使其充分吸附。

本实施例上述制备方法制备的界面修饰层主要用于钙钛矿太阳能电池。具体制备时,一般先在导电衬底上设置氧化亚镍空穴传输层,然后放置于界面修饰剂的水溶液中使得氧化亚镍空穴传输层远离导电衬底一侧表面形成一层界面修饰层,然后在界面修饰层上依次设置钙钛矿膜、电子传输层和金属电极。本实施例制备的钙钛矿太阳能电池在界面修饰层的作用下具有更好稳定性,而且其开路电压得到提高,并在高偏压极化下具有良好的稳定性,从而提高了钙钛矿太阳能电池的整体性能。

为了更加详细的说明本发明的基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,现结合以下实施例进行说明:

实施例1

本实施例1提供一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,其将氧化亚镍空穴传输层浸泡于浓度为0.32mmol/L的5-氨基戊酸的水溶液中12小时,5-氨基戊酸吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面并形成界面修饰层。

实施例2

本实施例2提供一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,其将氧化亚镍空穴传输层浸泡于浓度为0.3mmol/L的5-氨基戊酸的水溶液中13小时,5-氨基戊酸吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面并形成界面修饰层。

实施例3

本实施例3提供一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,其将氧化亚镍空穴传输层浸泡于浓度为0.35mmol/L的5-氨基戊酸的水溶液中12.5小时,5-氨基戊酸吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面并形成界面修饰层。

实施例4

本实施例4提供一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,其将氧化亚镍空穴传输层浸泡于浓度为0.33mmol/L的氨基乙酸的水溶液中12小时,氨基乙酸吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面并形成界面修饰层。

实施例5

本实施例5提供一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,其将氧化亚镍空穴传输层浸泡于浓度为0.35mmol/L的氨基丙酸的水溶液中13小时,氨基丙酸吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面并形成界面修饰层。

实施例6

本实施例6提供一种基于氧化亚镍空穴传输层的界面修饰层的制备方法,其将氧化亚镍空穴传输层浸泡于浓度为0.31mmol/L的氨基苯甲酸的水溶液中13小时,氨基苯甲酸吸附于氧化亚镍空穴传输层一侧面并形成界面修饰层。

将本实施例1~6制备的界面修饰层对应制备的钙钛矿太阳能电池进行性能检测,其相对现有的常规钙钛矿电池明显具有更佳的性能,其在相同条件下具有更好的稳定性,而且其开路电压明显高于常规钙钛矿电池,并在高偏压极化下测试,其明显具有具有更好的稳定性。

以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

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