基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法及應用與流程

2023-05-08 00:38:51 1

本發明涉及技術太陽能電池製備技術，尤其是涉及一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法及應用。

背景技術：

隨著能源的日益緊缺，人們對新能源尤其是太陽能電池的研究日益關注。傳統的矽電池相對來說成本過高，染料敏化電池在製備技術上有很多限制，而有機太陽能電池雖然電池結構簡單但是穩定性極差，所以它們在工業化上還存在很多問題。

鈣鈦礦太陽能電池自2009年第一次報導以來，以其超低成本溶液法製備工藝而受到研究人員的青睞，能量轉換效率由最初的3.8％提升到了20％以上，隨著研究的不斷深入，電池的效率極有可能超過目前發展成熟的單晶矽太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池從最初的需要一層多孔層支架再到後來可以直接做成薄膜電池，在工業化生產上也具有非常大的應用前景。

在實際應用時，由於鈣鈦礦太陽能電池的空穴傳輸層與鈣鈦礦膜之間存在界面缺陷，其易導致空穴傳輸層與鈣鈦礦膜之間穩定性較低，為了增加其穩定性，一般在空穴傳輸層與鈣鈦礦膜之間設置界面修飾層，而現有的常規界面修飾層的修飾效果有限，無法滿足空穴傳輸層與鈣鈦礦膜之間穩定性的需求。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述技術不足，提出一種於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法及應用，解決現有技術中鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾層的修飾效果差導致其穩定性低的技術問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，包括如下步驟：

(1)將作為氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於界面修飾劑的水溶液中：

(2)界面修飾劑吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面並形成界面修飾層；

其中，所述界面修飾劑為一端為氨基且一端為羧基的有機分子。

優選的，界面修飾劑的水溶液的濃度為0.3～0.35mmol/l。

優選的，所述步驟(1)中浸泡時間為12～13小時。

優選的，所述界面修飾劑為5-氨基戊酸、氨基乙酸、氨基丙酸或氨基苯甲酸中的一種。

同時，本發明還提供上述製備方法製備的界面修飾層在鈣鈦礦太陽能電池中的應用。

與現有技術相比，本發明利用一端為氨基且一端為羧基的有機分子的特性，使其能夠吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層以形成界面修飾層，其可改變氧化亞鎳空穴傳輸層的表面接觸角，鈍化氧化亞鎳空穴傳輸層與鈣鈦礦膜的界面缺陷，提高後續製備的鈣鈦礦太陽能電池的開路電壓和穩定性，進而提高其整體性能。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明的實施例提供了一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，包括如下步驟：

(1)將氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於界面修飾劑的水溶液中：

(2)界面修飾劑吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面並形成界面修飾層；

其中，所述界面修飾劑為一端為氨基且一端為羧基的有機分子，其利用該類有機分子的特性，使其能夠吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面而形成界面修飾層，其可改變氧化亞鎳空穴傳輸層的表面接觸角，鈍化氧化亞鎳空穴傳輸層與鈣鈦礦膜的界面缺陷。

具體設置時，本實施例界面修飾劑可採用5-氨基戊酸、氨基乙酸、氨基丙酸或氨基苯甲酸中的一種。而且，界面修飾劑的水溶液的濃度一般為0.3～0.35mmol/l。氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於界面修飾劑的水溶液中的浸泡時間一般為12～13小時，以促使其充分吸附。

本實施例上述製備方法製備的界面修飾層主要用於鈣鈦礦太陽能電池。具體製備時，一般先在導電襯底上設置氧化亞鎳空穴傳輸層，然後放置於界面修飾劑的水溶液中使得氧化亞鎳空穴傳輸層遠離導電襯底一側表面形成一層界面修飾層，然後在界面修飾層上依次設置鈣鈦礦膜、電子傳輸層和金屬電極。本實施例製備的鈣鈦礦太陽能電池在界面修飾層的作用下具有更好穩定性，而且其開路電壓得到提高，並在高偏壓極化下具有良好的穩定性，從而提高了鈣鈦礦太陽能電池的整體性能。

為了更加詳細的說明本發明的基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，現結合以下實施例進行說明：

實施例1

本實施例1提供一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，其將氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於濃度為0.32mmol/l的5-氨基戊酸的水溶液中12小時，5-氨基戊酸吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面並形成界面修飾層。

實施例2

本實施例2提供一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，其將氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於濃度為0.3mmol/l的5-氨基戊酸的水溶液中13小時，5-氨基戊酸吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面並形成界面修飾層。

實施例3

本實施例3提供一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，其將氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於濃度為0.35mmol/l的5-氨基戊酸的水溶液中12.5小時，5-氨基戊酸吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面並形成界面修飾層。

實施例4

本實施例4提供一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，其將氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於濃度為0.33mmol/l的氨基乙酸的水溶液中12小時，氨基乙酸吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面並形成界面修飾層。

實施例5

本實施例5提供一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，其將氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於濃度為0.35mmol/l的氨基丙酸的水溶液中13小時，氨基丙酸吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面並形成界面修飾層。

實施例6

本實施例6提供一種基於氧化亞鎳空穴傳輸層的界面修飾層的製備方法，其將氧化亞鎳空穴傳輸層浸泡於濃度為0.31mmol/l的氨基苯甲酸的水溶液中13小時，氨基苯甲酸吸附於氧化亞鎳空穴傳輸層一側面並形成界面修飾層。

將本實施例1～6製備的界面修飾層對應製備的鈣鈦礦太陽能電池進行性能檢測，其相對現有的常規鈣鈦礦電池明顯具有更佳的性能，其在相同條件下具有更好的穩定性，而且其開路電壓明顯高於常規鈣鈦礦電池，並在高偏壓極化下測試，其明顯具有具有更好的穩定性。

以上所述本發明的具體實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何根據本發明的技術構思所做出的各種其他相應的改變與變形，均應包含在本發明權利要求的保護範圍內。