【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于光伏，具體涉及一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑，構(gòu)筑的空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)可應(yīng)用于鈣鈦礦太陽電池、有機太陽電池和疊層太陽電池等領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
1、近年來，自組裝空穴傳輸分子憑借其高的空穴選擇性和空穴傳輸速率等優(yōu)點，在太陽電池領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注與大量研究。自組裝單分子通過錨定基團吸附在襯底表面，進而在襯底上形成有序排列的超薄空穴傳輸層，實現(xiàn)高效空穴傳輸。然而，與傳統(tǒng)的聚合物和金屬氧化物空穴傳輸材料相比，超薄的自組裝單分子空穴傳輸層在光、熱和濕等嚴苛老化條件下不穩(wěn)定，空穴傳輸層有序自組裝微觀形貌易被破壞，進而引發(fā)太陽電池效率衰減，導(dǎo)致光伏器件穩(wěn)定性差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對
技術(shù)介紹
存在的不足，本專利技術(shù)提供了一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)及其構(gòu)筑方法。本專利技術(shù)通過在自組裝空穴傳輸分子中引入交聯(lián)單元，實現(xiàn)自組裝空穴傳輸分子與交聯(lián)劑的原位“手拉手”交聯(lián)，形成了自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，可有效解決自組裝空穴傳輸分子層不穩(wěn)定的問題，以研制穩(wěn)定太陽電池。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過將可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料與交聯(lián)劑進行原位交聯(lián)，構(gòu)筑空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)；所述空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)為：
4、
5、其中，a為空穴傳輸功能單元，b為連接單元，c為錨定單元，d為交聯(lián)單元，a、b、c和d組成的結(jié)構(gòu)為可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料；cl為交聯(lián)劑；
6、通過錨定單元錨定于襯底
7、進一步的，所述空穴傳輸功能單元a為p型共軛有機空穴傳輸單元，具體可以選擇下列結(jié)構(gòu)中的一種：
8、
9、其中，(a-1*)-(a-10*)為(a-1)-(a-10)對應(yīng)的衍生物，a-6和a-6*中的r可選自o、s、se等。
10、進一步的，所述空穴傳輸功能單元的(a-1*)-(a-10*)衍生物中，在結(jié)構(gòu)上標明了插入位點，可在單獨位點或結(jié)構(gòu)對稱位等位點位置引入氨基、氰基、硝基、巰基、鹵素(f、cl、br)、甲基、甲氧基、三氟甲基、乙基或乙氧基等單元中的一種或多種。
11、進一步的，所述連接單元b為柔性烷基鏈或共軛有機單元，具體可以選擇下列(b-1)-(b-6)結(jié)構(gòu)中的一種、或者(b-1)與(b-2)-(b-6)中的一種或幾種形成的組合結(jié)構(gòu)：
12、
13、其中，n＝1～10。
14、進一步的，所述錨定單元c為可與羥基發(fā)生縮合反應(yīng)的單元，具體可以選擇下列結(jié)構(gòu)中的一種：
15、
16、進一步的，所述交聯(lián)單元d為可與不飽和烴進行交聯(lián)或加成的功能單元，具體可以選擇下列結(jié)構(gòu)中的一種：
17、
18、其中，(d-1)與(d-5)中的n＝1～10。
19、進一步的，所述交聯(lián)單元d通過(a-1*)-(a-10*)中標注的插入位點中的單獨位點或結(jié)構(gòu)對稱位點位置實現(xiàn)與空穴傳輸功能單元a的連接。
20、進一步的，所述可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料為以下結(jié)構(gòu)中的一種：
21、
22、
23、進一步的，所述交聯(lián)劑cl為含有不飽和烴的單元，具體可以選擇下列結(jié)構(gòu)中的一種：
24、
25、其中，n＝1～10。
26、一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑方法，包括：
27、將可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料通過浸泡或旋涂等方式錨定于襯底；
28、加入交聯(lián)劑通過熱或光等方式原位實現(xiàn)可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料與交聯(lián)劑的原位化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)筑自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)。
29、一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑方法，采用兩步旋涂法熱交聯(lián)實現(xiàn)，具體包括以下步驟：
30、(1)將可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料加入有機溶劑中，配制得到濃度為0.1～3mg/ml的自組裝單分子溶液；
31、將占可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料的0.5～5mol％的交聯(lián)劑溶解于有機溶劑中，得到交聯(lián)劑溶液；
32、(2)將自組裝單分子溶液以3000～5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速在襯底上旋涂10～50秒，在80～150℃下退火5～30分鐘；
33、(3)將交聯(lián)劑溶液滴加至步驟(2)處理后的襯底上，以3000～5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋涂10～50秒，再在80～150℃下退火10～60分鐘，以實現(xiàn)可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料與交聯(lián)劑的反應(yīng)；
34、(4)在步驟(3)處理后的襯底上滴加有機溶劑，以2000～5000轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速旋涂20～60秒，以清洗未反應(yīng)的交聯(lián)劑等，再在80～150℃下退火5～30分鐘，構(gòu)筑出自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)。
35、一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑方法，采用浸泡法熱交聯(lián)實現(xiàn)，具體包括以下步驟：
36、(1)將可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料加入有機溶劑中，配制得到濃度為0.5～5mg/ml的自組裝單分子溶液；
37、將占可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料的0.5～5mol％的交聯(lián)劑溶解于有機溶劑中，得到交聯(lián)劑溶液；
38、(2)將襯底浸泡至自組裝單分子溶液中，并在空氣環(huán)境中放置5～10小時；取出襯底并用有機溶劑沖洗，去除結(jié)合不牢固的殘留自組裝單分子；
39、(3)將步驟(2)處理后的襯底浸泡于交聯(lián)劑溶液中，調(diào)節(jié)溶液的ph至7～9，并在80～150℃下加熱5～60min，促進交聯(lián)反應(yīng)；
40、(4)反應(yīng)結(jié)束后，取出襯底并用有機溶劑沖洗，再在80～150℃下退火5～30分鐘，構(gòu)筑出自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)。
41、本專利技術(shù)還提供了上述自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)在光伏電池，尤其是鈣鈦礦太陽電池中的應(yīng)用。
42、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的有益效果為：
43、本專利技術(shù)提供的一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過錨定單元錨定于襯底的自組裝單分子層可原位實現(xiàn)與交聯(lián)劑的化學(xué)反應(yīng)，構(gòu)筑“手拉手”的穩(wěn)定空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，可有效解決自組裝單分子空穴傳輸層在光、熱和濕等嚴苛老化條件下不穩(wěn)定，空穴傳輸層有序自組裝微觀形貌易被破壞等問題，進而提升光伏電池的穩(wěn)定性。
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1.一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述交聯(lián)單元D為下列結(jié)構(gòu)中的一種：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述交聯(lián)劑CL為下列結(jié)構(gòu)中的一種：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述空穴傳輸功能單元為下列結(jié)構(gòu)中的一種：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述空穴傳輸功能單元的(A-1*)-(A-10*)衍生物中，在單獨位點或結(jié)構(gòu)對稱位位置引入氨基、氰基、硝基、巰基、鹵素、甲基、甲氧基、三氟甲基、乙基或乙氧基中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述連接單元B為下列(B-1)-(B-6)結(jié)構(gòu)中的一種、或者(B-1)與(B-2)-(B-6)中的一種或幾種形成的組合結(jié)構(gòu)：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述可原位交聯(lián)的自組裝單分子材料為以下結(jié)構(gòu)中的一
8.一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑方法，其特征在于，包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑方法，其特征在于，采用兩步旋涂法熱交聯(lián)實現(xiàn)，包括以下步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑方法，其特征在于，采用浸泡法熱交聯(lián)實現(xiàn)，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)為：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述交聯(lián)單元d為下列結(jié)構(gòu)中的一種：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述交聯(lián)劑cl為下列結(jié)構(gòu)中的一種：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述空穴傳輸功能單元為下列結(jié)構(gòu)中的一種：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自組裝單分子層空穴傳輸網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，所述空穴傳輸功能單元的(a-1*)-(a-10*)衍生物中，在單獨位點或結(jié)構(gòu)對稱位位置引入氨基、氰基、硝基、巰基、鹵素、甲基、甲氧基、三氟甲基、乙基或乙氧基中的一種或幾種。...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：羅軍生，曾懷標，萬中全，賈春陽，
申請(專利權(quán))人：電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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