一种卟啉铁空穴传输层添加剂在钙钛矿太阳能电池中的应用

本发明属于钙钛矿太阳能电池，具体涉及一种卟啉铁空穴传输层添加剂在钙钛矿太阳能电池中的应用。

背景技术：

1、目前还尚未有同时实现氧化作用和钝化缺陷作用的卟啉铁作为空穴传输层添加剂在钙钛矿太阳能电池中的应用的相关专利报道。

2、钙钛矿太阳能电池中重要组成部分空穴传输层——spiro-ometad成功地取代传统碘化物液态电解液，使器件全固态化，被认为是这一新型器件发展过程中重要的技术突破。由于spiro-ometad具有良好刚性结构、高玻璃化转化温度、与钙钛矿匹配的能带结构、良好的溶解性以及易于加工等优势，使其依然是目前最高光电转换效率器件不可或缺的成分。然而，该材料导电性较差、空穴迁移率较低以及成本昂贵等问题，将不可避免地制约钙钛矿太阳能电池的实际应用。因此，研制或者改进空穴传输层，克服其存在的缺点，成为了高效稳定钙钛矿太阳能电池研制的重要环节。其中，针对导电性较差、空穴迁移率较低等问题，通常可以在spiro-ometad溶液中加入双三氟甲烷磺酰亚胺锂和4-四叔丁基吡啶添加剂来解决。此外，引入具有氧化性的添加剂可以实现spiro-ometad的预氧化和快速掺杂。因此，我们通过引入具有氧化性和钝化缺陷的卟啉铁添加剂作为空穴传输层添加剂制备空穴传输层，并将其应用于钙钛矿太阳能电池中。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种卟啉铁空穴传输层添加剂在钙钛矿太阳能电池中的应用。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种卟啉铁空穴传输层添加剂在钙钛矿太阳能电池中的应用，将卟啉铁(fepp)作为spiro-ometad溶液添加剂用于制备空穴传输层。其具体制备方法包括：

4、具体步骤如下：首先，将10mg的卟啉铁(cas:16009-13-5)分散于1ml氯苯溶液中，充分搅拌30min。随后，称取73mg spiro-ometad(西安浴日光能有限公司，2,2’,7,7’-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9’-螺二芴,cas:207739-72-8)溶于1ml氯苯溶液中，充分搅拌30min。取18μl双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液、29μl4-叔丁基吡啶和10μl卟啉铁溶液添加到上述spiro-ometad溶液中，并充分搅拌1h。将上述50μl溶液滴加到静止的钙钛矿薄膜表面，随后开始旋涂，转速为3000rpm，30s，即可得到空穴传输层薄膜。最后，蒸镀上金电极，组装电池用于测试光电性能。

5、本发明的显著优点在于：采用简单的添加剂策略，引入带有两个羧酸基团的卟啉铁作为spiro-ometad溶液的添加剂制备空穴传输层。该方法不仅钝化了钙钛矿的缺陷，同时促进了spiro-ometad的氧化，提高了载流子的分离和抽取效率，从而提高了器件的光电性能，并改善了器件的长期稳定性。本发明首次采用带有两个羧酸基团的卟啉铁作为空穴传输层的添加剂应用于钙钛矿太阳能电池。该方法制备过程简单，可有效地改善器件的光电性能和稳定性，具有良好的商业应用发展前景。

技术特征：

1.一种卟啉铁空穴传输层添加剂在钙钛矿太阳能电池中的应用，其特征在于：引入带有两个羧酸基团的卟啉铁作为spiro-ometad溶液的添加剂制备空穴传输层。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：具体步骤包括：

技术总结
本发明属于钙钛矿太阳能电池技术领域，具体涉及一种卟啉铁空穴传输层添加剂在钙钛矿太阳能电池中的应用。采用简单的添加剂策略，引入带有两个羧酸基团的卟啉铁作为Spiro‑OMeTAD溶液的添加剂制备空穴传输层。该方法不仅钝化了钙钛矿的缺陷，同时促进了Spiro‑OMeTAD的氧化，提高了载流子的分离和抽取效率，从而提高了器件的光电性能，并改善了器件的长期稳定性，具有良好的商业应用发展前景。

技术研发人员：李亚峰,魏明灯,郭明煌
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17