富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法

专利名称：富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202210438256.5

专利申请（专利权）人：华侨大学
权利人地址：福建省泉州市城华北路269号

专利发明（设计）人：田成波,杨盼盼,魏展画,孙超

专利摘要：本发明提供一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法，涉及富勒烯材料和锡基钙钛矿太阳能电池技术领域。先从富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物中分离、纯化、干燥，得到四种位置异构体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e，再通过合理调配这四种异构体的比例可得到富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料。通过合理配比可以提高电子传输材料的成膜性，减小因异构体比例变化导致的能量无序，使该电子传输材料与锡基钙钛矿的能级匹配较好，增强该富勒烯薄膜的电子提取和传输能力，同时能够有效地降低界面处载流子扩散的能垒，减少开路电压损失，实现了高光电转化效率的锡基钙钛矿太阳能电池。

主权利要求：
1.一种富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料，其特征在于，包括异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e，所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e的分子结构分别为：，
其中，按照质量百分比计，富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料中，所述异构体trans‑2的质量百分比为10% 30%，所述异构体trans‑3的质量百分比为25% 40%，所~ ~述异构体trans‑4的质量百分比为5% 10%，所述异构体e的质量百分比为20% 60%。
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2.根据权利要求1所述的富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料，其特征在于，按照质量百分比计，所述富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料中，所述异构体trans‑2的质量百分比为30%，所述异构体trans‑3的质量百分比为40%，所述异构体trans‑4的质量百分比为10%，所述异构体e的质量百分比为20%。
3.如权利要求1 2任意一项所述的富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料~在制备锡基钙钛矿太阳能电池中的应用。
4.一种锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备ITO导电基底层、空穴传输层和锡基钙钛矿吸光层，其中，所述空穴传输层位于ITO导电基底层上，所述锡基钙钛矿吸光层位于所述空穴传输层上；
S2、合成富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物后，分离纯化，得到所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e；
S3、按照权利要求1 2任意一项所述的富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输~材料的质量百分比称取所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e并溶解于氯苯中，得到富勒烯溶液；
S4、所述富勒烯溶液加热搅拌后，静置冷却、过滤，然后以旋涂的方式铺展在锡基钙钛矿吸光层表面，并在60 80℃下退火5 15min，得到富勒烯电子传输层薄膜；
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S5、在所述富勒烯电子传输层薄膜上旋涂BCP空穴阻挡层，并在所述BCP空穴阻挡层上沉积金属电极，得到锡基钙钛矿太阳能电池。
5.根据权利要求4所述的锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述富勒烯溶液的质量浓度为20 30mg/mL。
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6.根据权利要求4所述的锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述加热搅拌的步骤包括：将所述富勒烯溶液置于60 70℃的手套箱中加热搅拌0.5 1.5~ ~h。
7.根据权利要求4所述的锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述过滤采用孔径为0.2 0.45μm的过滤头。
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8.根据权利要求4所述的锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述富勒烯电子传输层薄膜的厚度为50 70nm。
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9.根据权利要求4所述的锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤S5中，所述金属电极为金电极或银电极，且所述金属电极的厚度为90 100nm。
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10.一种锡基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，根据权利要求4 9任意一项所述的锡基~钙钛矿太阳能电池的制备方法制得，所述锡基钙钛矿太阳能电池自下而上依次包括ITO导电基底层、空穴传输层、锡基钙钛矿吸光层、富勒烯电子传输层、BCP空穴阻挡层和金属电极。 说明书 : 富勒烯二（乙氧基羰基）亚甲基衍生物电子传输材料及应用、
太阳能电池及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及富勒烯材料和锡基钙钛矿太阳能电池技术领域，且特别涉及一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法。背景技术[0002] 为了利用太阳能解决能源危机问题以及解决化石能源燃烧带来的环境问题，研究者们对有机‑无机杂化卤化物铅基钙钛矿太阳能电池(LPSCs)进行了广泛研究。LPSCs发展十分迅速，仅仅十几年的时间，其光电转化效率就从最初的3.8％，增加到了如今的25.7％。但与此同时，铅元素的毒性和铅基钙钛矿的肖克利‑奎瑟限制等也是阻碍其进一步发展所不容忽视的问题。为了解决这些问题，非铅钙钛矿太阳能电池在近几年受到了广泛的关注。其中，锡基钙钛矿因其具有更窄的带隙、较强的激子结合能和较高的吸收系数，成为了目前最有发展潜力的非铅钙钛矿材料。[0003] 目前，锡基钙钛矿太阳能电池(TPSCs)相较主流的LPSCs的光电转换效率(PCE)还是存在明显的差距，主要原因之一就是锡基钙钛矿的导带底高于铅基钙钛矿，使得常用于反式LPSCs的富勒烯电子传输层材料(如C60、PCBM等)与之能级匹配不好，进而导致了较大的开路电压损失。而同样为二取代富勒烯材料的茚‑C60双加合物(ICBA)，则因其异构体太多，不同批次异构体比例差异较大，易引起能量无序，进而影响器件的光电转化效率。富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物合成简单，且LUMO能级位置相对C60、PCBM等会更高，将其作为电子传输层材料与锡基钙钛矿能级更匹配。但富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物含有一系列位置异构体，且不同批次的产物中异构体的比例不同，从而导致了由不同比例的异构体组成的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物在用于TPSCs时，很难获得较稳定的光电转化效率。因此，如何调配这些异构体的比例以获得更高的PCE受到研究者们的广泛关注。发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料，此电子传输材料通过合理调配富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物不同异构体之间的配比，可减少不同批次富勒烯异构体比例的差异，减少能量无序，增强电子提取和传输能力，达到提高相应锡基钙钛矿太阳能电池光电转化效率的目的。[0005] 本发明的另一目的在于提供上述富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料在制备锡基钙钛矿太阳能电池中的应用。[0006] 本发明的第三个目的在于提供一种锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法简单且参数可控，适用于工业化大规模生产。[0007] 本发明的第四个目的在于提供一种锡基钙钛矿太阳能电池，该电池以富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料作为电子传输层，从而可提高其光电转化效率。[0008] 本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。[0009] 本发明提出一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料，包括异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e，所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e的分子结构分别为：[0010][0011] 其中，按照质量百分比计，富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料中，所述异构体trans‑2的质量百分比为10％～30％，所述异构体trans‑3的质量百分比为25％～40％，所述异构体trans‑4的质量百分比为5％～10％，所述异构体e的质量百分比为20％～60％。[0012] 本发明提出所述的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料在制备锡基钙钛矿太阳能电池中的应用。[0013] 本发明提出一种锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：[0014] S1、制备ITO导电基底层、空穴传输层和锡基钙钛矿吸光层，其中，所述空穴传输层位于ITO导电基底层上，所述锡基钙钛矿吸光层位于空穴传输层上。[0015] S2、合成富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物后，分离纯化，得到所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e；[0016] S3、按照上述的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料的质量百分比称取所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e并溶解于氯苯中，得到富勒烯溶液；[0017] S4、所述富勒烯溶液加热搅拌后，静置冷却、过滤，然后以旋涂的方式铺展在锡基钙钛矿吸光层表面，并在60～80℃下退火5～15min，得到富勒烯电子传输层薄膜；[0018] S5、在所述富勒烯电子传输层薄膜上旋涂BCP空穴阻挡层，并在所述BCP空穴阻挡层上沉积金属电极，得到锡基钙钛矿太阳能电池。[0019] 本发明还提供了一种锡基钙钛矿太阳能电池，其根据上述的制备方法制得，所述锡基钙钛矿太阳能电池自下而上依次包括ITO导电基底层、空穴传输层、锡基钙钛矿吸光层、富勒烯电子传输层、BCP空穴阻挡层和金属电极。[0020] 本发明实施例的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法的有益效果是：[0021] 本发明从富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物中分离并用甲醇纯化干燥，得到四种位置异构纯体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e。通过合理分配这四种异构体的比例，可以控制富勒烯异构体之间的比例，减小能量无序。本发明采用该电子传输材料作为电子传输层制备得到的锡基钙钛矿太阳能电池的光电转化效率可达13.87％。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0023] 图1为本发明实施例1的锡基钙钛矿太阳能电池的界面扫描电镜图；[0024] 图2为本发明实施例1～3和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的J‑V曲线图；[0025] 图3为本发明实施例1～3和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的PCE统计图；[0026] 图4为本发明实施例1～3和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的VOC统计图；[0027] 图5为本发明实施例1～3和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的JSC统计图；[0028] 图6为本发明实施例1～3和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的FF统计图。具体实施方式[0029] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。[0030] 下面对本发明实施例的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料及应用、太阳能电池及其制备方法进行具体说明。[0031] 本发明实施例提供的一种富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料，其特征在于，包括异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e，所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e的分子结构分别为：[0032][0033] 其中，按照质量百分比计，富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料中，所述异构体trans‑2的质量百分比为10％～30％，所述异构体trans‑3的质量百分比为25％～40％，所述异构体trans‑4的质量百分比为5％～10％，所述异构体e的质量百分比为20％～60％。[0034] 通过合理调配这四种异构体的比例可以提高电子传输材料的成膜性，减小因异构体比例变化导致的能量无序，使该电子传输材料与锡基钙钛矿的能级匹配较好，增强该富勒烯薄膜的电子提取和传输能力，同时能够有效地降低界面处载流子扩散的能垒，减少开路电压损失，进而提高锡基钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。[0035] 进一步地，在本发明较佳实施例中，按照质量百分比计，所述富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料中，所述异构体trans‑2的质量百分比为30％，所述异构体trans‑3的质量百分比为40％，所述异构体trans‑4的质量百分比为10％，所述异构体e的质量百分比为20％。[0036] 本发明提供了上述富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料在制备锡基钙钛矿太阳能电池中的应用。[0037] 本发明提供了一种锡基钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：[0038] S1、制备ITO导电基底层、空穴传输层和锡基钙钛矿吸光层，其中，所述空穴传输层位于ITO导电基底层上，所述锡基钙钛矿吸光层位于空穴传输层上。[0039] 具体的，ITO导电基底层、空穴传输层和锡基钙钛矿吸光层的制备包括以下步骤：[0040] 将氧化铟锡(ITO)玻璃在丙酮、异丙醇和乙醇中依次超声20min，然后在紫外臭氧中处理20min，得到ITO导电基底层。然后在空气中以4000rpm的转速将PEDOT:PSS滴加在清洗后的ITO导电基底层上，旋涂40s，并在150℃退火15min，得到空穴传输层。最后将PEAI、SnF2、FAI和SnI2溶解于DMF和DMSO混合溶剂(DMF:DMSO＝4:1V/V)中，在70℃的手套箱中搅拌1h以保证充分溶解。随后将溶解的锡基钙钛矿前驱体溶液滴加PEDOT:PSS薄膜表面，并分别以1000rpm和5000rpm的转速旋涂10s和30s。其中，在以5000rpm的转速旋涂的第20s滴加600μL的甲苯作为反溶剂。最后在70℃条件下退火10min，得到锡基钙钛矿吸光层。[0041] S2、合成富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物后，分离纯化，得到所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e。[0042] 本发明的异构体的分离纯化步骤包括：采用高效液相色谱(HPLC)对富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物进行分离，并用甲醇纯化干燥，即可得到四种位置异构纯体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e。[0043] S3、按照上述的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料的质量百分比称取所述异构体trans‑2、异构体trans‑3、异构体trans‑4和异构体e并溶解于氯苯中，得到富勒烯溶液。[0044] 进一步地，在本发明较佳实施例中，所述富勒烯溶液的质量浓度为20～30mg/mL。[0045] S4、所述富勒烯溶液加热搅拌后，静置冷却、过滤，然后以旋涂的方式铺展在沉积好的锡基钙钛矿吸光层表面，并在60～80℃下退火5～15min，得到富勒烯电子传输层薄膜。富勒烯溶液过滤后通过旋涂的方式均匀充分地铺展在锡基钙钛矿吸光层表面，并通过退火以除去溶剂氯苯。优选地，退火温度为70℃，退火时间为10min。[0046] 进一步地，在本发明较佳实施例中，所述加热搅拌的步骤包括：将所述富勒烯溶液置于60～70℃的手套箱中加热搅拌0.5～1.5h。通过加热搅拌能使各异构体充分溶解在氯苯溶液中。[0047] 进一步地，在本发明较佳实施例中，所述过滤采用孔径为0.2～0.45μm的过滤头。优选地，使用前20min，将该富勒烯溶液静置冷却并用孔径为0.22μm的聚四氟乙烯(PTFE)过滤头过滤。[0048] 进一步地，在本发明较佳实施例中，所述富勒烯电子传输层薄膜的厚度为50～70nm。[0049] S5、在所述富勒烯电子传输层薄膜上旋涂BCP空穴阻挡层，并在所述BCP空穴阻挡层上沉积金属电极，得到锡基钙钛矿太阳能电池。[0050] 进一步地，在本发明较佳实施例中，所述金属电极为金电极或银电极，且所述金属电极的厚度为90～100nm。优选地，金属电极通过高真空金属热蒸镀的方式沉积在空穴阻挡层上。[0051] 参照图1所示，本发明还提供了一种锡基钙钛矿太阳能电池，其根据上述的制备方法制得，所述锡基钙钛矿太阳能电池自下而上包括ITO导电基底层、空穴传输层、锡基钙钛矿吸光层、富勒烯电子传输层、BCP空穴阻挡层和金属电极。[0052] 以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。[0053] 实施例1[0054] 本实施例提供的一种锡基钙钛矿太阳能电池，其可根据以下方法制备得到：[0055] (1)ITO导电基底层的制备：将氧化铟锡(ITO)玻璃在丙酮、异丙醇和乙醇中依次超声20min，然后在紫外臭氧中处理20min，得到ITO导电基底层。[0056] (2)空穴传输层的制备：在空气中以4000rpm的转速将PEDOT:PSS滴加在清洗后的ITO导电基底层上，旋涂40s，并在15℃退火15min。[0057] (3)钙钛矿层的制备：将14.9mgPEAI、9.4mgSnF2、116.9mgFAI和298mgSnI2溶解于1mL的DMF和DMSO混合溶剂(DMF:DMSO＝4:1V/V)中，在70℃的手套箱中搅拌1h，以保证充分溶解。随后将溶解的锡基钙钛矿前驱体溶液滴加到PEDOT:PSS薄膜表面，并分别以1000rpm和5000rpm的转速旋涂10s和30s。其中，在以5000rpm的转速旋涂的第20s滴加600μL的甲苯作为反溶剂。最后在70℃条件下退火10min。[0058] (4)富勒烯电子传输层的制备：先用高效液相色谱(HPLC)对富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物进行分离，并用甲醇纯化干燥，得到四种位置异构纯体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e，然后按照trans‑2、trans‑3、trans‑4和e的质量百分比为30％:40％:10％:20％(即这四种异构体之间的质量比为3:4:1:2)进行混合。将上述四种富勒烯异构体的混合物溶解于氯苯溶剂中，配制成20～30mg/mL的富勒烯溶液。随后将该富勒烯溶液以1500rpm的转速旋涂在锡基钙钛矿层表面，持续30s，并在70℃退火10min。[0059] (5)空穴阻挡层的制备：将BCP(0.5mg/mL，异丙醇)以5000rpm转速旋涂30s。然后在70℃条件下退火10min。[0060] (6)金属电极的制备：在气压低于5×10‑4pa的高真空条件下，通过金属热蒸镀的方式在空穴阻挡层上沉积一层厚度约为90～100nm的Ag电极，得到锡基钙钛矿电池。其中，整个制备过程除PEDOT:PSS外，其他操作均在氮气手套箱中进行，且使用的所有溶液均用孔径为0.22μm聚四氟乙烯(PTFE)滤头过滤。[0061] 实施例2[0062] 本实施例中提供了一种锡基钙钛矿太阳能电池，其与实施例1的主要区别在于：[0063] (4)富勒烯电子传输层的制备：先用高效液相色谱(HPLC)对富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物进行分离，并用甲醇纯化干燥，得到四种位置异构纯体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e，然后按照trans‑2、trans‑3、trans‑4和e的质量百分比为20％:40％:10％:30％(即这四种异构体之间的质量比为2:4:1:3)进行混合。将上述四种富勒烯异构体的混合物溶解于氯苯溶剂中，配制成20～30mg/mL的富勒烯溶液。随后将该富勒烯溶液以1500rpm的转速旋涂在锡基钙钛矿层表面，持续30s，并在70℃退火10min。[0064] 实施例3[0065] 本实施例中提供了一种锡基钙钛矿太阳能电池，其与实施例1的主要区别在于：[0066] (4)富勒烯电子传输层的制备：先用高效液相色谱(HPLC)对富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物进行分离，并用甲醇纯化干燥，得到四种位置异构纯体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e，然后按照trans‑2、trans‑3、trans‑4和e的质量百分比为30％:30％:10％:30％(即这四种异构体之间的质量比为3:3:1:3)进行混合。将上述四种富勒烯异构体的混合物溶解于氯苯溶剂中，配制成20～30mg/mL的富勒烯溶液。随后将该富勒烯溶液以1500rpm的转速旋涂在锡基钙钛矿层表面，持续30s，并在70℃退火10min。[0067] 对比例1[0068] 本对比例提供一种锡基钙钛矿太阳能电池，其与实施例1的主要区别在于：[0069] (4)富勒烯电子传输层的制备：先用高效液相色谱(HPLC)对富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物进行分离，并用甲醇纯化干燥，得到四种位置异构纯体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e，然后按照trans‑2、trans‑3、trans‑4和e的质量比为1:2:1:2的比例进行混合。将上述四种富勒烯异构体的混合物溶解于氯苯溶剂中，配制成20～30mg/mL的富勒烯溶液。随后将该富勒烯溶液以1500rpm的转速旋涂在锡基钙钛矿层表面，持续30s，并在70℃退火10min。[0070] 对比例2[0071] 本对比例提供一种锡基钙钛矿太阳能电池，其与实施例1的主要区别在于：[0072] (4)富勒烯电子传输层的制备：先用高效液相色谱(HPLC)对富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物进行分离，并用甲醇纯化干燥，得到四种位置异构纯体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e，然后按照trans‑2、trans‑3、trans‑4和e的质量比为1:1:1:1的比例进行混合。将上述四种富勒烯异构体的混合物溶解于氯苯溶剂中，配制成20～30mg/mL的富勒烯溶液。随后将该富勒烯溶液以1500rpm的转速旋涂在锡基钙钛矿层表面，持续30s，并在70℃退火10min。[0073] 对比例3[0074] 本对比例提供一种锡基钙钛矿太阳能电池，其与实施例1的主要区别在于：[0075] (4)富勒烯电子传输层的制备：先用高效液相色谱(HPLC)对富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物进行分离，并用甲醇纯化干燥，得到四种位置异构纯体trans‑2、trans‑3、trans‑4和e，然后按照trans‑2、trans‑3、trans‑4和e的质量比为2:1:2:1的比例进行混合。将上述四种富勒烯异构体的混合物溶解于氯苯溶剂中，配制成20～30mg/mL的富勒烯溶液。随后将该富勒烯溶液以1500rpm的转速旋涂在锡基钙钛矿层表面，持续30s，并在70℃退火10min。[0076] 对比例4[0077] 本对比例提供一种锡基钙钛矿太阳能电池，其与实施例1的主要区别在于：[0078] (4)将[6,6]‑苯基C61‑丁酸甲酯(PCBM)溶解于氯苯中，配置成浓度为20～30mg/mL的溶液，然后以1500rpm的转速旋转涂覆在锡基钙钛矿层表面，持续30s，并在70℃下退火10min。[0079] 对比例5[0080] 本对比例提供一种锡基钙钛矿太阳能电池，其与实施例1的主要区别在于：[0081] (4)将茚‑C60双加合物(ICBA)溶解于氯苯中，配置成浓度为20～30mg/mL的溶液，然后以1500rpm的转速旋转涂覆在锡基钙钛矿层表面，持续30s，并在70℃下退火10min。[0082] 试验例1[0083] 本试验例分别对实施例1的锡基钙钛矿太阳能电池和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池进行光电性能测试。包括如下步骤：[0084] 采用EnliTech,AAA太阳模拟器在AM1.5G条件下测量器件的电流密度‑电压特性曲线。其中，电压扫描范围为0～1V，步长为0.005V，延迟时间为40ms。测试所用的光强为2 21000w/m，用标准硅太阳能电池校准。用于测试的PSC的有效面积为0.2cm，并使用一个有效2面积为0.12cm的黑色阴影罩以减少光散射。外部量子效率(EQE)数据是通过使用EQE系统(EnliTech,QER666)获得的，没有任何偏置光。通过薄膜光伏衰减测试系统(苏州德睿仪器设备有限公司SQ‑1OOK‑SOOQ)获得器件的工况稳定性。在黑暗环境下，使用CHI660E电化学工作站获得暗J‑V曲线。其中，该装置的电发光数据采用西普光电科技有限公司的荧光量子效率测试系统进行测量，该系统位于手套箱内，并配备积分球。[0085] 测试结果如图2～图6所示，其中，图2为实施例1～3的锡基钙钛矿太阳能电池和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的J‑V曲线图；图3为实施例1～3的锡基钙钛矿太阳能电池和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的PCE统计图；图4为实施例1～3的锡基钙钛矿太阳能电池和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的VOC统计图；图5为实施例1～3的锡基钙钛矿太阳能电池和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的JSC统计图；图6为实施例1～3的锡基钙钛矿太阳能电池和对比例1～5的锡基钙钛矿太阳能电池的FF统计图。实施例1～3和对比例1～5中各锡基钙钛矿太阳能电池的光电性能参数如表1所示：[0086] 表1各锡基钙钛矿太阳能电池最优器件的光电性能参数[0087][0088] 从图2～6以及表1可知，实施例1提供的TPSCs最优器件的开路电压为0.83V，短路2电流为21.71mA/cm，填充因子为76.88％，PCE达到13.87％。其各项光电性能参数要明显优于实施例2～3和对比例1～3提供的TPSCs以及对比例4中使用单取代富勒烯PCBM作为电子传输材料的TPSCs。另外，对比例5中采用二取代富勒烯材料ICBA作为电子传输材料的TPSCs2最优器件的开路电压为0.77V，短路电流为19.07mA/cm ，填充因子为72.96％，PCE达到10.65％。由此可知，实施例1中的TPSCs的光电性能优于对比例5中TPSCs的光电性能，即采用富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料作为电子传输材料得到的电池的光电性能优于同样为二取代富勒烯的ICBA。[0089] 本发明的富勒烯二(乙氧基羰基)亚甲基衍生物电子传输材料通过合理的调控各异构体的比例，不仅能够减少由各富勒烯异构体无规则堆积引起的能量无序，促进载流子提取及传输，而且还能抑制空气中水氧对锡基钙钛矿发光活性层氧化侵蚀的作用，同时其与锡基钙钛矿的能级匹配较好，从而能够有效地降低界面处载流子扩散的能垒，减少开路电压损失，提高锡基钙钛矿太阳能电池的光电转化效率。[0090] 以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

专利地区：福建

专利申请日期：2022-04-25

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114899322B