[发明专利]有机鏻鎓盐分子在钙钛矿太阳能电池中的应用及其器件的制备方法

说明书

本发明涉及有机鏻鎓盐分子在钙钛矿太阳能电池中的应用及其器件的制备方法，属于钙钛矿太阳能电池技术领域。本发明的有机鏻鎓盐分子中的阴阳离子和钙钛矿薄膜都有化学作用，有效钝化钙钛矿薄膜的界面缺陷，增加钙钛矿薄膜的载流子寿命，抑制界面载流子非辐射复合，从而同时提升器件的功率转换效率和稳定性，实现高效稳定钙钛矿太阳能电池可控制备。

技术领域

本发明属于化合物制备技术领域，涉及有机鏻鎓盐分子在钙钛矿太阳能电池中的应用及其器件的制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池(PSC)因其具有成本低、带隙可调、载流子扩散长度长、摩尔吸光系数高、可溶液加工、可柔性制备、功率转换效率(PCE)高等优点，成为发展最快速的太阳能电池技术，可以和单晶硅太阳能电池的效率相媲美。到目前为止，经美国可再生能源国家实验室(NREL)认证的最高效率已达到25.5％。然而，PSC较差的长期运行稳定性严重制约着其大规模商业应用。大量研究表明，钙钛矿吸光层体相和界面非辐射复合损失是PCE和稳定性损失的主要原因。鉴于此，迫切希望通过开发合适的方法来将体相与界面非辐射复合损失最小化。

高温退火和快速结晶过程中，在钙钛矿薄膜中不可避免地会产生大量的缺陷：一方面，大多数体缺陷都是浅能级点缺陷，而大多数界面缺陷都是深能级缺陷；另一方面，钙钛矿薄膜表面比其内部的缺陷高1～2个数量级。因此，界面非辐射复合在非辐射复合中占主导地位。界面缺陷、不完美的界面能级排列及界面化学反应是造成界面非辐射复合的主要原因。其中，由界面缺陷导致的界面非辐射复合是效率和稳定性损失的主要原因。研究表明，钙钛矿薄膜优先从晶界和表面开始降解，而且在钙钛矿薄膜晶界及表面的缺陷将加速钙钛矿的降解。晶界的存在使得氧气和水分子更容易穿透进钙钛矿薄膜中，从而加速钙钛矿降解。因此，通过界面工程策略钝化钙钛矿薄膜晶界及表面的缺陷不仅能够提升器件的功率转换效率和稳定性。

迄今为止，人们已经开发各种各样的分子来钝化钙钛矿薄膜晶界及表面的缺陷，主要包括路易斯酸或者碱分子、二维钙钛矿、有机或者无机盐及量子点。其中，盐分子中阴阳离子能够通过离子键作用分别钝化阳离子和阴离子缺陷。迄今为止，大多数研究工作都是开发有机铵盐分子来钝化界面缺陷。据我们所知，有关有机鏻鎓盐的工作鲜有报道。既然路易斯碱分子在钝化未配位的铅方面非常有效，为了充分利用路易斯碱和有机盐分子的优势，很有必要将富电子官能团纳入有机盐分子中。然而，这种分子设计策略在钙钛矿太阳能电池中鲜有报道。此外，非卤素阴离子在钙钛矿太阳能电池中的应用已经得到了广泛的关注。

鉴于此，迫切需要通过开发新型鏻鎓盐分子来将盐分子的缺陷钝化潜力最大化。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供有机鏻鎓盐分子；本发明的目的之二在于提供有机鏻鎓盐分子在钙钛矿太阳能电池中的应用；本发明的目的之三在于提供有机鏻鎓盐分子制备的界面修饰层的正置钙钛矿太阳能电池；本发明的目的之四在于提供有机鏻鎓盐分子制备的界面修饰层的正置钙钛矿太阳能电池的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1.有机鏻鎓盐分子，所述有机鏻鎓盐分子所述有机鏻鎓盐分子的结构式如下：

其中，R₁为(CH₃)₃C-、CH₃CH₂-或CH₃CH₂CH₂-；X₁为Cl、Br、I或H；X₂为Cl、Br、I、BF₄、PF₆或CF₃SO₃。

2.上述有机鏻鎓盐分子在钙钛矿太阳能电池中的应用，所述应用具体为：将所述有机鏻鎓盐分子用于修饰钙钛矿吸光层与空穴传输层之间的界面形成界面修饰层。