一种自修复聚合物实现钙钛矿太阳电池界面焊接的方法

技术领域

本发明属于钙钛矿太阳电池技术领域，涉及一种自修复聚合物实现钙钛矿太阳电池界面焊接的方法。

背景技术

钙钛矿太阳电池作为典型的新能源器件，由于其低成本、可溶液加工、便于柔性基底成膜和优异的光电性能被认为很有可能规模产业化。目前，钙钛矿太阳电池的认证能量转换效率(25.7%)与商业化硅基太阳电池相差无几，但使用寿命依然存在差距。高效稳定的器件不仅与高质量的钙钛矿薄膜质量有关，还与界面工程有关(CN113299833B)。下界面层材料对钙钛矿薄膜质量有积极影响，微观上可调控钙钛矿薄膜成核结晶和生长，宏观上能提高钙钛矿层覆盖均匀性并优化界面接触。

为提升界面电荷传输和钙钛矿薄膜质量，研究人员采用钛酸钡界面修饰(CN107946464B)、离子液体修饰双界面(CN114975790A)及埋底界面甲酸铵处理(CN114695667A)等策略，在抑制界面非辐射复合、钝化表面晶界缺陷和改善钙钛矿薄膜形貌等方面取得一定成效，但界面层的存在依然限制了钙钛矿太阳电池的光电转换效率和稳定性的提升。

Seok等(S.I. Seok, et al., Nature, 2021, Vol. 598, p444-450)采用Cl键合的SnO

姜波等(B. Jiang, et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2020, Vol. 59, p16602-16608)设计一种具有自修复的吡啶基聚合物引入到钙钛矿薄膜中，可提高晶界疲劳裂纹的自愈合能力，但也属于界面修饰策略，对消除界面不起作用。因此，开发一种成本相对低廉、易于修复晶面晶界缺陷、动态消除界面的钙钛矿太阳电池的方法是人们研究的重点。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种自修复聚合物实现钙钛矿太阳电池界面焊接的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种自修复聚合物实现钙钛矿太阳电池界面焊接的方法，包括如下步骤。

（1）将催化剂水溶液于15~30℃与氧化锡水溶液混合(V

（2）将苯并噁嗪衍生物分散在有机溶剂中，苯并噁嗪衍生物与三元阳离子钙钛矿溶液的质量比为0.01~0.5:1，以600 ~ 900 rpm转速混合1 ~ 4 h形成均匀的改性钙钛矿溶液。

（3）在N

（4）当步骤（3）所述的钙钛矿薄膜降温至25℃时，在其表面沉积spiro-基空穴传输层材料，旋涂转速为4000 ~ 5000 rpm，持续时间为30 s。

（5）最后，在真空条件下蒸镀100 nm金属电极，获得钙钛矿太阳电池。

本发明步骤（1）中所述的催化剂是对甲苯磺酸、咪唑或环己基对甲苯磺酸中的一种，催化剂水溶液的质量浓度为1~5 mg/mL。

本发明步骤（2）中所述的苯并噁嗪衍生物，具有如下结构通式：

；

其中，R

所述的有机溶剂是超干三氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜(DMSO)中的一种或两种，苯并噁嗪衍生物在有机溶剂中的质量浓度为5~20 mg/mL。

所述的三元阳离子钙钛矿分子式是Cs

本发明步骤（3）中所述的反溶剂是氯苯，或是溶有苯并噁嗪衍生物的氯苯，其质量浓度为0.01~1 mg/mL。

自修复聚合物是钙钛矿层中的苯并噁嗪衍生物在SnO

；

式中m = 42 ~ 100。

自修复聚合物的平均分子量为10178~43658。

本发明所述的钙钛矿太阳电池界面焊接是SnO

本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明通过引入苯并噁嗪衍生物在SnO

附图说明

图1为本发明利用自修复聚合物焊接界面的方法制备钙钛矿太阳电池组件示意图。其中，1、ITO透明基底；2、SnO

图2为本发明中的自修复聚合物实现钙钛矿太阳电池界面焊接的原理示意图。其中，3、自修复聚合物中的羟基与2、SnO

图3为α,ω-二氯代苯并噁嗪-聚(二甲基硅氧烷)开环聚合产物的热修复性能照片。其中，a、室温弄碎的聚合物；b、升温到113.5℃聚合物融为一体；c、降至室温后再次弄碎的聚合物；d、升温到114.4℃聚合物再次融为一体。

图4为参比和实施例1中获得的钙钛矿太阳电池组件的J-V性能测试曲线。

实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步的详述。

所述实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场购得。

对比例：参比钙钛矿薄膜和电池组件的制备。

将氧化锡水溶液(V

实施例1

苯并噁嗪衍生物的制备，以α,ω-二氯代苯并噁嗪-聚(二甲基硅氧烷)为例。

将(3-氨基丙基)双封端的聚二甲基硅氧烷(1.25 g, 0.5 mM)、对氯苯酚 (128.5mg, 1 mM)、多聚甲醛(0.24g, 8 mM)溶解在60 mL氯仿于三口烧瓶中，N

实施例2

将2 mg/mL的对甲苯磺酸水溶液于15℃与氧化锡水溶液(V

实施例3

将5 mg/mL的咪唑水溶液于30℃与氧化锡水溶液(V

实施例4

将1 mg/mL的环己基对甲苯磺酸水溶液于20℃与氧化锡水溶液(V

实施例5

将3 mg/mL的对甲苯磺酸水溶液于20℃与氧化锡水溶液(V

实施例6

将2 mg/mL的对甲苯磺酸水溶液于15℃与氧化锡水溶液(V

实施例7

将2 mg/mL的咪唑水溶液于15℃与氧化锡水溶液(V