本申請涉及鈣鈦礦太陽能電池領域，尤其涉及一種用于鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾化合物及新型電池結構。

背景技術：

1、鈣鈦礦太陽能電池因其高光電轉換效率和低成本制備工藝在近年來備受關注，但界面問題顯著限制了其性能的進一步提升。在鈣鈦礦活性層與c60電子傳輸層(etl)之間的界面，常存在嚴重的缺陷態，如未配位的pb2+和i-空位等。這些缺陷會導致界面載流子復合加劇，從而顯著降低器件的開路電壓(voc)和填充因子(ff)。此外，c60與鈣鈦礦界面之間的能級匹配較差，限制了電子的高效注入與傳輸。更為重要的是，c60在界面上的覆蓋不均勻可能引發漏電流，進一步損害器件的穩定性。

2、現有技術中常用蒸鍍氟化鋰(lif)作為界面層，其所需厚度僅為1nm，這對工藝的重復性提出了極高要求，而設備控制精度的局限性導致界面層制備的穩定性不足，難以滿足實際應用需求。因此，亟需開發一種更加厚實、均勻且工藝可控的界面修飾材料及沉積方法，以替代現有的lif鈍化層，滿足鈣鈦礦太陽能電池產業化的高性能和高穩定性要求。

技術實現思路

1、本申請提供了一種用于鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾化合物及新型電池結構，本申請提供的界面修飾化合物合成了一系列含羧酸基、磷酸基、氰基及嗪環的功能化分子，用于鈣鈦礦層與電子傳輸層的界面修飾，可形成均勻的界面修飾層，提高鈣鈦礦電池的性能和穩定性。

2、第一方面，本申請提供了一種用于鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾化合物，所述界面修飾化合物用于制備所述鈣鈦礦電池的界面修飾層，所述界面修飾層設置于所述鈣鈦礦電池的鈣鈦礦層和電子傳輸層之間，所述界面修飾化合物包括第一結構單元和第二結構單元，所述第一結構單元包括三嗪環和氰基，所述第二結構單元包括磷酸基和連接基，或者，所述第二結構單元包括羧酸基和所述連接基，所述連接基為碳和氫組成的有機基團；所述第一結構單元通過所述連接基與所述磷酸基或所述羧酸基連接。

3、第二方面，本申請提供了一種新型電池結構，包括基底、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、界面修飾層、電子傳輸層和電極層，所述界面修飾層由第一方面任一項所述的界面修飾化合物制備而成。

4、第三方面，本申請提供了一種鈣鈦礦電池的制備方法，所述方法包括：選用ito導電玻璃或者fto導電玻璃作為基底，對所述基底進行清洗后，利用紫外臭氧處理15-30分鐘；以[2-(3,6-二甲氧基-9h-咔唑-9-基)乙基]磷酸自組裝單分子層作為空穴傳輸層，將所述空穴傳輸層溶解于乙醇中制備前體溶液，采用旋涂法將所述前體溶液涂覆在所述基底上，旋涂完成后于100℃退火30分鐘；將碘化銫、碘化鉛、溴化銫、氯化甲胺及碘化甲脒溶解于二甲基亞砜和n,n-二甲基甲酰胺的混合溶劑中，制備鈣鈦礦前驅體溶液；隨后，通過旋涂法在所述空穴傳輸層上形成鈣鈦礦薄膜，并退火處理；在所述鈣鈦礦薄膜表面通過真空蒸鍍沉積合成的界面修飾化合物，作為界面修飾層，沉積速率為0.05-0.08nm/s，厚度5-10nm；通過真空蒸鍍在所述界面修飾層表面沉積c60，作為電子傳輸層，沉積速率為0.1-0.15nm/s，厚度20-30nm；在所述電子傳輸層上真空蒸鍍金屬銅或者金屬銀電極，電極厚度為80-120nm。

5、可以看出，本申請提供的界面修飾化合物，包括第一結構單元和第二結構單元，第一結構單元包括三嗪環和氰基，第二結構單元包括磷酸基和連接基，或者，第二結構單元包括羧酸基和連接基，連接基為碳和氫組成的有機基團；第一結構單元通過連接基與磷酸基或羧酸基連接，其中，羧酸、膦酸基團通過與鈣鈦礦表面的未配位pb2+離子形成牢固的化學錨定鍵，顯著鈍化鈣鈦礦表面缺陷，降低非輻射復合損失，從而有效提高器件的開路電壓(voc)和光電轉換效率(pce)。氰基的引入不僅給材料提供了較高的電子親和性，同時可與鈣鈦礦表面發生弱配位作用，從而優化界面電子的提取以及電子的傳輸。本申請中利用界面修飾化合物在鈣鈦礦層和電子傳輸層之間形成穩定、均勻的界面修飾層，解決了現有技術中的界面缺陷、能級匹配不良以及薄膜質量差的問題。

技術特征：

1.一種用于鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾化合物，其特征在于，所述界面修飾化合物用于制備所述鈣鈦礦電池的界面修飾層，所述界面修飾層設置于所述鈣鈦礦電池的鈣鈦礦層和電子傳輸層之間，

2.根據權利要求1所述的界面修飾化合物，其特征在于，所述第一結構單元為4,6-二氰基-1,3,5-三嗪。

3.根據權利要求2所述的界面修飾化合物，其特征在于，所述連接基為空，或者，所述連接基不為空，所述連接基包括烷基或者芳香基中的一種。

4.根據權利要求3所述的界面修飾化合物，其特征在于，所述烷基包括乙基、丁基中的一種，所述芳香基包括苯基，

5.根據權利要求4所述的界面修飾化合物，其特征在于，所述連接基為空，所述界面修飾化合物的制備方法如下：

6.根據權利要求5所述的界面修飾化合物，其特征在于，所述第二結構包括磷酸基時，所述a酸為亞磷酸，所述b化合物為二氯甲烷，所述界面修飾化合物為2-膦酸-4,6-二氰基-1,3,5-三嗪；

7.根據權利要求4所述的界面修飾化合物，其特征在于，所述連接基不為空，所述界面修飾化合物的制備方法如下：

8.根據權利要求7所述的界面修飾化合物，其特征在于，所述第二結構包括磷酸基、且所述連接基為乙基時，所述cxhybr為溴乙烷，所述a酸為亞磷酸，所述b化合物為二氯甲烷，所述界面修飾化合物為(2-(4,6-二氰基-1,3,5-三嗪)乙基)膦酸；

9.一種新型電池結構，其特征在于，包括基底、空穴傳輸層、鈣鈦礦層、界面修飾層、電子傳輸層和電極層，所述界面修飾層由權利要求1-8任一項所述的界面修飾化合物制備而成。

10.一種鈣鈦礦電池的制備方法，其特征在于，所述方法包括：

技術總結
本申請提供了一種用于鈣鈦礦太陽能電池的界面修飾化合物及新型電池結構。界面修飾化合物包含三嗪環、氰基、磷酸基或者羧酸基，其中，羧酸、膦酸基團通過與鈣鈦礦表面的未配位Pb<supgt;2+</supgt;離子形成牢固的化學錨定鍵，顯著鈍化鈣鈦礦表面缺陷，降低非輻射復合損失，從而有效提高器件的開路電壓(Voc)和光電轉換效率(PCE)；氰基提供了較高的電子親和性，同時可與鈣鈦礦表面發生弱配位作用，從而優化界面電子的提取以及電子的傳輸。本申請中利用界面修飾化合物在鈣鈦礦層和電子傳輸層之間形成穩定、均勻的界面修飾層，解決了現有技術中的界面缺陷、能級匹配不良以及薄膜質量差的問題，從而顯著提升電池光電轉換效率及穩定性。

技術研發人員：杜祎軒,周川哲,譚軍毅,周軍,黃亮,吳小雪,石宇賢,張騰飛,趙雪環
受保護的技術使用者：港華能源創科（深圳）有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28