本发明涉及用于金属卤化物钙钛矿太阳能电池的界面层的材料和包括界面层的光伏电池。
背景技术：
1、金属卤化物钙钛矿便宜且易于经由一系列不同的制造工艺和技术制造。金属卤化物钙钛矿通常用作薄膜太阳能电池中的光吸收层，从而提供低成本、重量轻的太阳能电池。这种金属卤化物钙钛矿太阳能电池(金属卤化物pvsc)已经称为突破性的光伏技术，其中单结pvsc实现了25.5％的功率转换效率(pce)。光伏电池现在已经超过了商业化薄膜太阳能电池(诸如碲化镉cdte或铜铟镓硒cigs)的效率，并接近最先进的晶体硅太阳能电池的效率。
2、wo2017160955公开了钙钛矿基光活性装置，诸如太阳能电池，其包括插入在钙钛矿光活性材料和电子收集层之间的绝缘隧道层。
3、cn113193124公开了一种三乙胺盐酸盐改性的钙钛矿太阳能电池，该钙钛矿太阳能电池包括依次布置的透明导电玻璃、二氧化锡电子传输层、三乙胺盐酸盐层、钙钛矿吸收层、空穴传输层和金属电极。
4、wo2015092397公开了包含钝化金属卤化物钙钛矿的光伏和光电装置，这些钝化金属卤化物钙钛矿包含(a)金属卤化物钙钛矿；和(b)钝化剂，该钝化剂是有机化合物；其中钝化剂的分子化学键合到金属卤化物钙钛矿中的阴离子或阳离子。
5、wo2018137048公开了使用电子传输层的钙钛矿基光电装置，在该电子传输层上形成钙钛矿层，该钙钛矿层使用配体钝化，该配体的选择是为了减少电子传输层和钙钛矿层之间的界面处的电子-空穴复合。
6、cn110993803公开了在钙钛矿太阳能电池的钙钛矿晶界和钙钛矿/空穴传输层界面上形成钝化层。
7、cn109360889公开了一种太阳能电池，该太阳能电池从下到上依次设有透明导电基板、空穴传输层、钙钛矿薄膜、界面钝化层、电子传输层和阴极。
8、有机界面材料(oim)是已知的。这些有机材料作为pvsc中的夹层提供了柔性、均匀性和多功能性。然而，oim通常表现出差的电导率和载流子迁移率，形成界面势垒并阻碍电荷载流子传输。此外，它们表现出化学或光化学不稳定性，这可能会影响光伏装置的长期稳定性。
9、对于pvsc，无机界面材料(iim)也是已知的。这种iim通常具有固有的热和化学稳定性，并且作为pvsc中的夹层表现出高载流子电导率和良好的稳定性。然而，它们在结构上是刚性的(不像有机材料那样具有柔性)，这阻碍了与钙钛矿表面的紧密接触和相互作用。此外，一些无机界面材料(诸如2d过渡金属硫族化物)在钙钛矿表面上表现出不均匀的覆盖，这可能会导致更多的非辐射复合。
10、寿命短和不稳定性仍然影响着pvsc的商业前景。期望解决pvsc的这些缺点，并提供一种稳定且有效的光伏电池。
技术实现思路
1、在第一方面中，本发明提供了一种光伏电池，该光伏电池包括：
2、第一电极；
3、第二电极；
4、设置在第一和第二电极之间的钙钛矿层和电子传输层；以及
5、设置在钙钛矿层和电子传输层之间的界面层。界面层与钙钛矿层直接接触。界面层包含界面化合物或由界面化合物组成，该界面化合物包含被至少一个取代基r1取代的茂金属，该取代基包含o、s、n或p原子中的至少一者。
6、任选地，界面化合物是式(i)的化合物：
7、[茂金属]p
8、(i)
9、其中：
10、茂金属是茂金属基团，该茂金属基团包含结合到两个芳族或杂芳族基团ar1的金属；
11、p是至少1；并且
12、至少一个茂金属被至少一个取代基r1取代。
13、任选地，式(i)的化合物具有式(ia)：
14、
15、其中：
16、m是金属离子；
17、ar1在每次出现时是单环或多环芳族或杂芳族基团；
18、m和两个ar1基团形成茂金属；
19、至少一个ar1被至少一个r1取代；
20、r2是满足m的化合价的基团；
21、q是0或正整数；并且
22、r3在每次出现时独立地是h或取代基。
23、任选地，茂金属是二茂铁。
24、任选地，r1是式(ii)的基团：
25、-a-b
26、(ii)
27、其中a是包含o、s、n或p的二价基团；并且b是h、c1-12烷基、经任选地取代的芳基或经任选地取代的杂芳基。
28、任选地，a选自下式的基团：
29、-(r5)f-z-(r5)g- (iii)
30、-(r6o)j- (iv)
31、其中：
32、r5在每次出现时独立地是烃基；
33、f和g各自独立地是0或1；
34、r6是c1-4亚烷基，优选亚乙基；并且
35、z是o、s、coo、c(＝s)o、c(＝o)s、conr4、csnr4、oc(＝o)o、oc(＝o)nr4、oc(＝o)pr4、
36、nr4、pr4、-op(＝o)(or4)-o-、-nr4-p(＝o)(nr42)-nr4-，其中r4是h、经任选地取代的c1-12烷基或经任选地取代的苯基。
37、在一些优选实施方案中，茂金属和r1之间的键是碳-氧键，其中茂金属的c原子结合到r1的o原子。
38、任选地，a是-o-c(＝o)-。
39、任选地，b选自经任选地取代的苯基和经任选地取代的包含选自o、s和n的一个或多个环原子的5元杂芳基。
40、任选地，b是经任选地取代的噻吩。
41、任选地，钙钛矿层包含式catpbx3或catsnx3的钙钛矿，其中cat是金属阳离子、有机阳离子或其组合，并且x选自i、br和cl中的至少一者。
42、任选地，电子传输层包含富勒烯。
43、在第二方面中，本发明提供了一种光伏模块，该光伏模块包括多个根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池，这些光伏电池串联连接。
44、在第三方面中，本发明提供了一种式(i)的化合物：
45、[茂金属]p
46、(i)
47、其中：
48、茂金属是茂金属基团，该茂金属基团包含结合到两个芳族或杂芳族基团ar1的金属；
49、p是至少1；并且
50、至少一个茂金属被至少一个取代基r1取代，其中r1是式(ii)的基团：
51、-a-b
52、(ii)
53、其中a是包含o、s、n或p的二价基团；并且b是经任选地取代的芳基或经任选地取代的杂芳基。
54、任选地，根据第三方面，ar1是经任选地取代的环戊二烯基。
55、任选地，根据第三方面，茂金属是二茂铁。
56、任选地，根据第三方面，a选自下式的基团：
57、-(r5)f-z-(r5)g- (iii)
58、-(r6o)j- (iv)
59、其中：
60、r5在每次出现时独立地是烃基；
61、f和g各自独立地是0或1；
62、r6是c1-4亚烷基，优选亚乙基；
63、j是1-10；并且
64、z是o、s、coo、c(＝s)o、c(＝o)s、conr4、csnr4、oc(＝o)o、oc(＝o)nr4、oc(＝o)pr4、
65、nr4、pr4、-op(＝o)(or4)-o-、-nr4-p(＝o)(nr42)-nr4-，其中r4是h、经任选地取代的c1-12烷基或经任选地取代的苯基。
66、任选地，根据第三方面，a是-o-c(＝o)-。
67、任选地，根据第三方面，b选自经任选地取代的苯基和经任选地取代的包含选自o、s和n的一个或多个环原子的5元杂芳基。
68、任选地，根据第三方面，b是经任选地取代的噻吩。
1.一种光伏电池，包括：
2.根据权利要求1所述的光伏电池，其中所述界面化合物是式(i)的化合物：
3.根据权利要求2所述的光伏电池，其中所述式(i)的化合物具有式(ia)：
4.根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中所述茂金属是二茂铁。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中r1是式(ii)的基团：
6.根据权利要求5所述的光伏电池，其中a选自下式的基团：
7.根据权利要求5或6所述的光伏电池，其中a是-o-c(＝o)-。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的光伏电池，其中b选自经任选地取代的苯基和经任选地取代的包含选自o、s和n的一个或多个环原子的5元杂芳基。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的光伏电池，其中b是经任选地取代的噻吩。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中所述钙钛矿层包含式catpbx3或catsnx3的钙钛矿，其中cat是金属阳离子、有机阳离子或其组合，并且x选自i、br和cl中的至少一者。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池，其中所述电子传输层包含富勒烯。
12.一种光伏模块，所述光伏模块包括多个根据前述权利要求中任一项所述的光伏电池，所述光伏电池串联连接。
13.一种式(i)的化合物：
14.根据权利要求13所述的化合物，其中ar1是经任选地取代的环戊二烯基。
15.根据权利要求13所述的化合物，其中茂金属是二茂铁。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的化合物，其中a选自下式的基团：
17.根据权利要求16所述的化合物，其中a是-o-c(＝o)-。
18.根据权利要求13至16中任一项所述的化合物，其中b选自经任选地取代的苯基和经任选地取代的包含选自o、s和n的一个或多个环原子的5元杂芳基。
19.根据权利要求18所述的化合物，其中b是经任选地取代的噻吩。
