南京工业大学徐晖获国家专利权
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龙图腾网获悉南京工业大学申请的专利一种基于聚丙烯酸接枝碳纳米管钝化的高性能钙钛矿太阳能电池及制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114695675B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210318413.9,技术领域涉及:H10K30/50;该发明授权一种基于聚丙烯酸接枝碳纳米管钝化的高性能钙钛矿太阳能电池及制备方法是由徐晖;张辉;张仁燕设计研发完成,并于2022-03-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于聚丙烯酸接枝碳纳米管钝化的高性能钙钛矿太阳能电池及制备方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种基于聚丙烯酸接枝碳纳米管钝化的高性能钙钛矿太阳能电池及制备方法,属于钙钛矿太阳能电池应用领域。本发明是一种既能提高钙钛矿太阳能电池器件性能又能抑制铅II的释放的简单而有效的方法。将合成的聚丙烯酸接枝碳纳米管作为添加剂添加到钙钛矿前驱体溶液中,可以加速钙钛矿的成核,以优先垂直取向和减少缺陷状态的方式调控钙钛矿的生长。此外,高导电性碳纳米管的加入提高了钙钛矿的空穴迁移率和电子迁移率。添加了聚丙烯酸接枝碳纳米管的钙钛矿电池器件比未添加的获得了更高的功率转换效率PCE,且稳定性显著提高。此外,由于聚丙烯酸接枝碳纳米管优越的铅吸附能力,防止了约70%的铅泄漏,这为环境友好的钙钛矿太阳能电池提供了新的视角。
本发明授权一种基于聚丙烯酸接枝碳纳米管钝化的高性能钙钛矿太阳能电池及制备方法在权利要求书中公布了:1.一种基于聚丙烯酸接枝碳纳米管钝化的高性能钙钛矿太阳能电池,包括以下步骤: (1)ATRP引发剂CNT-Br的合成 首先,将原始的碳纳米管0.4g用10mL60%HNO3水溶液在120℃下处理13h,然后用水调节PH至中性,用乙醇洗涤,过滤;生成的CNT-COOH在60℃真空干燥过夜;随后,CNT-COOH与8mLSOCl2在65℃反应24h,离心得到产物;然后将生成的CNT-COCl与过量的乙二醇在120℃下反应48h,生成CNT-OH,在50℃下真空干燥一夜;CNT-OH在15mL无水NMP中搅拌;然后添加10mL2-溴异丁酰溴,在0℃下搅拌2h,并在室温下继续搅拌48h;最后,黑色的固体产品CNT-Br过滤和分离,用适量的氯仿洗涤三次,50℃下真空干燥过夜; (2)使用CNT-Br引发剂通过ATRP合成CNT-g-PtBA 将0.0503gCNT-BrBr,6.0mgCuBr,0.0073gPMDETA和0.25mLDMF置于10mL烧瓶中;抽真空并用氮气充三次后,用注射器将0.1006g0.78mmoltBA注入烧瓶中;将烧瓶浸入60℃的油浴中;将混合物搅拌4h,然后用CHCl3稀释,并使用0.22μm聚碳酸酯膜真空过滤;将过滤的物质分散在CHCl3中,然后过滤并用CHCl3洗涤,将固体在真空干燥箱内干燥24h,得CNT-PtBA; (3)通过水解PtBA嵌段的叔丁酯基合成CNT-g-PAA 将0.0020gCNT-PtBA和5mLCHCl3置于10mL圆底烧瓶中,超声分散后像混合液中加0.5mL三氟乙酸,常温搅拌24h;离心收集沉淀并用乙醇洗涤数次,将固体在真空干燥箱内干燥24h,得CNT-g-PAA; (4)太阳能电池的制造 S1、ITO玻璃在清洗剂、去离子水、丙酮和异丙醇中按顺序超声清洗10分钟;然后在80℃下干燥,并用紫外线臭氧等离子体处理30分钟; S2、SnO2前体溶液由15%的SnO2水溶液:去离子水的体积比为1:3中制备;它以4000rpm的转速在清洁的ITO基板上旋涂30s,并在150°C的环境空气中退火30min;之后,基板被传输到手套箱中进行进一步处理; S3、对于钙钛矿前驱体,首先,将1.25mmolPbI2和MAI溶解在由DMF和DMSO体积比4:1组成的1mL混合溶剂中,并在60℃搅拌反应一小时,形成钙钛矿前驱体;将2.5mgCNT-g-PAA,所得样品记为CNT-PAA-S,其中PAA比重占22.4%,添加到1ml钙钛矿前驱体中,并在60℃下搅拌过夜使用;以4000rpmmin的转速将溶液滴到涂有SnO2的ITO衬底上,持续40秒,在旋转涂覆10秒后,氯苯迅速滴到样品表面,然后薄膜在70℃下退火持续10分钟; S4、将Spiro-MeOTAD旋涂在钙钛矿膜上,旋涂的混合溶液中含有72.3mgSpiro-MeOTAD、28.8µL4-TBP、17.5µLLi-TFSI520mgLi-TFSI,1mL乙腈; S5、最后,在低真空下通过热蒸发在HTM膜上沉积80nm的金膜作为背电极。
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