1.一种基于低成本空穴传输材料的高效全无机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)将透明导电基底进行刻蚀处理,并切割成固定尺寸,将一定尺寸的透明导电基底依次在不同溶剂中超声清洗干净,烘干后将其进行紫外臭氧杀菌处理;
(2)在步骤(1)处理后的透明导电基底上通过旋涂法或喷雾热解法制备电子传输层;
(3)将涂有电子传输层的透明导电基底在紫外臭氧清洗后移至手套箱中,通过旋涂法将全无机钙钛矿前驱液旋涂到电子传输层上,形成全无机钙钛矿吸光层;
(4)通过旋涂法将以9,9-双(4-甲氧基苯基)为核心的空穴传输材料MPF溶液旋涂到全无机钙钛矿吸光层之上,形成空穴传输层;
所述空穴传输材料MPF的结构式为:
其中,R为芴衍生物类给电子基团,具体为下列结构中的一种:
其中,R
(5)通过真空蒸镀的方法将金属电极沉积到空穴传输层上。
2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述透明导电基底为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃或透明柔性导电基底中的一种;不同溶剂依次为去离子水、丙酮、异丙醇。
3.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述的电子传输层为二氧化钛、二氧化锡、氧化锌或五氧化二铌中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述的全无机钙钛矿吸光层为CsPbI
5.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的以9,9-双(4-甲氧基苯基)为核心的空穴传输材料MPF溶液为空穴传输材料MPF和添加剂配置的氯苯溶液;所述添加剂为4-叔丁基吡啶TBP、双三氟甲磺酰亚胺锂LiTFSI、三(2-(1H-吡唑-1-基)-4-叔丁基吡啶)-钴(Ⅲ)三(双(三氟甲基磺酰)亚胺))FK209中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的旋涂法为:吸取一定量的以9,9-双(4-甲氧基苯基)为核心的空穴传输材料MPF溶液覆盖在钙钛矿薄膜之上,然后以3000-5000rpm的转速旋涂30s;
或者为:
将透明导电基底以2000-4000rpm匀速转动后,吸取一定量的以9,9-双(4-甲氧基苯基)为核心的空穴传输材料MPF溶液垂直滴于钙钛矿薄膜之上,然后继续旋转20s。
7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(4)中,所述的以9,9-双(4-甲氧基苯基)为核心的空穴传输材料MPF的合成方法为:2,7-二溴-9-芴酮与苯酚反应得到化合物1;化合物1经过烷基化反应,得到化合物2;化合物2与外围侧链基团发生碳氮偶联反应,最终得到以9,9-双(4-甲氧基苯基)为核心的空穴传输材料MPF。
8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述的以9,9-双(4-甲氧基苯基)为核心的空穴传输材料MPF的合成方法,具体步骤为:(i)在洁净干燥的反应容器中加入反应物2,7-二溴-9-芴酮、苯酚和除水剂甲磺酸,充氮气以除去氧气,混合物在室温下搅拌均匀,然后加热到50~60℃反应6-12h,待溶液变为纯白色后反应结束,冷却至室温,将反应液倒入水中沉淀,真空泵抽滤,收集滤饼,将所得固体真空干燥,得到化合物1;
(ii)在洁净干燥的容器中加入化合物1、碳酸钾和乙醇溶剂,充氮气以除去氧气,混合物在室温下搅拌均匀,随后将碘甲烷缓慢加入到容器中,注射完毕后将温度升至90~100℃使其回流,反应10-12h,通过TCL点板监视反应进行,待反应结束后将反应液真空旋蒸,以除去乙醇溶剂,将所得固体水洗数次,真空干燥,得到化合物2;
(iii)在洁净干燥的反应容器中加入化合物2、RH、醋酸钯、叔丁醇钾和甲苯溶剂,充氮气以除去氧气,然后将三叔丁基膦的甲苯溶液加入到容器中,搅拌均匀后将反应加热到100~120℃反应12~24h,待反应结束后冷却至室温,反应液倒入水中,随后使用二氯甲烷萃取数遍,收集有机相并在减压下除去溶剂,将所得固体使用柱色谱法分离提纯,真空干燥,得到以9,9-双(4-甲氧基苯基)为核心的空穴传输材料MPF。
9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,
步骤(i)中,2,7-二溴-9-芴酮:苯酚的摩尔比为1:4;2,7-二溴-9-芴酮的反应浓度为0.5~1.5mol/L;苯酚:甲磺酸摩尔比为1:4.6;
步骤(ii)中,化合物1:CH
步骤(iii)中,化合物2:RH:醋酸钯:三叔丁基膦:叔丁醇钾的摩尔比为1:2.2:0.1:0.21:6;化合物2的反应浓度为0.04~0.1mol/L;三叔丁基膦的甲苯溶液摩尔浓度为0.1mol/L。
10.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤(5)中,所述金属电极为金、银或铜中的一种。