[发明专利]四氨基锌酞菁有机空穴传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种四氨基锌酞菁有机空穴传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法，首先采用微波法制备四硝基锌酞菁，再将其还原得到四氨基锌酞菁，以此衍生物作为有机空穴传输层，旋涂在涂覆有钙钛矿的TiO2膜上，制备了钙钛矿太阳能电池。本发明合成了一种酞菁衍生物染料—四氨基酞菁锌，作为钙钛矿TiO2太阳能电池有机空穴传输层，采用微波合成能大大缩减反应时间，提高反应产率，并且减少环境污染，并制备了基于该有机材料空穴传输层的绿色、环保、高效的钙钛矿太阳能电池。

主权项

一种四氨基锌酞菁有机空穴传输层钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）四氨基锌酞菁的制备：a．采用微波法制备四硝基锌酞菁：按醋酸锌、4‑硝基邻苯二甲酸酐和尿素的摩尔比为1:4:25的比例分别量取反应物原料，然后按照反应物原料总质量与催化剂四水合钼酸铵的质量比为（200~260）：1 的质量比，将反应物原料与四水合钼酸铵混合形成反应体系物料，经研磨均匀后，再将反应体系物料加入到烧杯中，然后将烧杯连同反应体系物料一并放入140℃的油浴中搅拌混合半小时，再将烧杯从油浴中取出，然后将烧杯放入微波炉中，通过调整微波炉功率，并采用间歇加热的方式，控制辐照加热的功率为300~380W，对烧杯中的反应体系物料进行350~500s 的辐照加热，使烧杯中的反应体系物料进行反应，反应后得到的产物用质量百分比浓度为5%的NaOH 溶液200ml 浸泡并加热至沸腾形成第一混合物，然后真空抽滤并去除第一混合物中的滤液，得到的过滤产物再用质量百分比浓度为5%的HCl 溶液200ml 浸泡并加热至沸腾形成第二混合物，再真空抽滤并去除第二混合物中滤液，得到的过滤产物再用质量百分比浓度为10%的NaCl 溶液200ml 浸泡并加热至沸腾形成第三混合物，然后真空抽滤并去除第三混合物中的滤液，再用去离子水清洗得到的过滤产物至中性，将过滤产物烘干后即得到四硝基锌酞菁；b．四氨基锌酞菁的合成：将四硝基锌酞菁和九水合硫化钠按摩尔比为1:10 的量，加入烧瓶中，再以适量的二甲基甲酞胺溶剂搅拌均匀，形成均匀的混合溶液，然后在通氢气的条件下油浴加热到60℃，用磁性搅拌子搅拌，然后冷凝回流，在还原反应5 小时后，进行冷却即在烧瓶中得到反应产物，然后向反应产物中加入过量的蒸馏水，对反应产物反复清洗、过滤和烘干，得到的固体产物锌酞菁双酚环氧衍生物即为四氨基锌酞菁；2）CH3NH3PbI3−xClx 钙钛矿TiO2 膜制备：采用在阳极结合致密层的基础上，所述致密层作电子传输层，在所述致密层上制备TiO2 介孔层，将CH3NH3PbI3−xClx 钙钛矿的有机组分和无机组分混合到溶剂中，得到CH3NH3PbI3−xClx 钙钛矿溶液，然后将钙钛矿溶液旋涂到致密层之上的TiO2 介孔层上，通过加热蒸发掉钙钛矿溶液中的溶剂之后，即在TiO2 介孔层上制备形成CH3NH3PbI3−xClx 钙钛矿膜；3）四氨基锌酞菁与钙钛矿太阳能电池的制备：将在所述步骤1）中的步骤b 中制备的锌酞菁双酚环氧衍生物的正丙醇溶液旋涂在在所述步骤2）中制备的CH3NH3PbI3−xClx 钙钛矿膜上，在90℃的真空条件下进行干燥，即在CH3NH3PbI3−xClx 钙钛矿膜上制备锌酞菁双酚环氧衍生物层，以锌酞菁双酚环氧衍生物层作为钙钛矿太阳能电池的有机空穴传输层，再在锌酞菁双酚环氧衍生物层上制备阴极电极层，即组装获得了钙钛矿太阳能电池；4）将在所述步骤3）中制备的具有锌酞菁双酚环氧衍生物有机空穴传输层的钙钛矿太阳能电池用热封高分子膜进行封装，最终组成固态异质结结构的太阳能电池。