CN107068874B - 利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，属于电池中电子传输层的处理方法技术领域。将配置好的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中450～550℃烧结25～35min，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中0.1～3min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次，95～105℃烘干18～23min，制备出氟化铵处理的二氧化钛薄膜；将甲基胺基碘的异丙醇溶液旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极，最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，属于电池中电子传输层的改进方法技术领域。
背景技术
随着地球上石油、天然气和煤等化石能源的不断消耗，人类面临着前所未有的能源危机。因此，研究、寻找和开发新的能源是关系到全人类社会可持续发展的重大问题。太阳能具有清洁、使用安全、取之不尽、利用成本低且不受地理条件限制等诸多优点，是解决能源和环境问题的理想途径，太阳能的开发是新能源研究的重要课题。2013年底，《科学》杂志把英国牛津大学Snaith博士组研制的以钙钛矿型有机金属卤化物为吸光材料的全固态太阳能电池评为2013年度十大科技进展之一，并称其为太阳能技术中的一个重要突破。
在钙钛矿太阳能电池中存在多个表面与界面，表界面效应会对钙钛矿太阳光传播与载流子运输性能产生重要影响。如何调控电子传输层与钙钛矿层之间界面的微观结构，减小载流子的界面俘获和复合、提高光生载流子的收集率是进一步提高钙钛矿太阳能电池的转换效率的关键因素之一。通过水热合成法在TiO2层表面引入纳米MgO，随着表面MgO含量的增加电池的填充因子、开路电压都得到了一定的提升，但由于MgO的绝缘性质会使电池的短路电流降低。Huang等人通过热导纳谱分析了钙钛矿薄膜中的钝化作用，发现PC60BM/C60双层结构会对钙钛矿表面及晶粒间界产生钝化作用，这种作用有利于增加载流子的扩散距离，从而降低光生载流子的复合。
在电子传输层引入改性层可以有效消除界面效应的影响，优化层间能垒，降低表面的缺陷态，对改善器件的光电性能至关重要。TiO2作为一种物美价廉、稳定性好、电子传输性能良好的半导体材料，一直被人们广泛地应用于染料敏化太阳能电池的光阳极材料中。但是，在钙钛矿电池领域中，利用简单的溶液旋涂法制备的二氧化钛电子传输层结晶性较差，且薄膜不均匀，在表面存在很多的缺陷态，这会严重影响电子穿传输层的电子传输效率，同时也会损害钙钛矿薄膜，加速薄膜的退化，影响钙钛矿电池的光伏性能与稳定性。利用磁控溅射、喷雾热解和原子力沉积技术可以获得更高质量的二氧化钛薄膜，但其过程复杂，技术设备要求高，大大的增加了钙钛矿电池的制备成本，不利于其最终的商业化。通过表界面工程，在电子传输层上引入改性层可以对各层之间的能垒进行良好的匹配，同时这种界面改性可以降低表面的缺陷态，使钙钛矿层产生钝化，这能有效的减少界面电子和空穴的复合，减少能量损失。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，
步骤一、弱酸条件下水解制备二氧化钛前驱体溶液
取一定量的四异丙醇钛缓慢滴加到4mL异丙醇中，搅拌8～12min，制成四异丙醇钛溶液；以异丙醇为溶剂配制50mM的盐酸溶液，并将所述盐酸溶液缓慢滴加到配置的四异丙醇钛溶液中，整个滴加过程控制在9～11min，然后搅拌28～32min，使用0.45mm的PVDF针筒式过滤器对获得的溶液进行过滤，最终获得0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液；
步骤二、二氧化钛薄膜的制备及氟化铵处理
(1)二氧化钛薄膜的制备
先将FTO导电玻璃裁剪成1.5cm×2.0cm大小，使用锌粉与2mol/L盐酸溶液对FTO导电玻璃刻蚀0.5cm×1.5cm长条，对刻蚀好的玻璃分别利用清洗剂、去离子水、异丙醇和丙酮进行超声清洗15～25min，清洗好的玻璃放入95～105℃烘箱烘干25～35min，干燥后的玻璃放入紫外臭氧清洗机处理10～15min以清除表面的残留有机物获得更加洁净的表面，将配置好的0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中450～550℃烧结25～35min，升温速率2℃/min，待其程序结束，冷却至室温取出备用；
(2)氟化铵处理二氧化钛薄膜
称取一定量氟化铵溶解在水中，配制成0.2mmol/L-1mmol/L溶液，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中0.1～3min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次，95～105℃烘干18～23min，调控氟化铵溶解浓度与处理时间制备出氟化铵处理的二氧化钛薄膜；
步骤三、钙钛矿太阳能电池器件的组装
配制450mg/mL的碘化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，70℃加热溶解，搅拌至澄清透明，将其旋涂在氟化铵处理的二氧化钛薄膜上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，95～105℃处理9～12min去除溶剂，得到黄色薄膜；配制20～80mg/mL的甲基胺基碘的异丙醇溶液，将其旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，95～110℃热处理10～15min得到亮黑色钙钛矿薄膜，配制Spiro-OMeTAD空穴传输层旋涂溶液：配制520mg/mL的双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，称取90mg Spiro-OMeTAD溶解在1mL氯苯中，加入17.5μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液和28.8μl四叔丁基吡啶，完全溶解；将其旋涂在钙钛矿薄膜上，旋涂速度4000rpm，旋涂时间20s，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极，最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。
步骤二的(1)中，清洗好的玻璃放入100℃烘箱烘干30min。
步骤二的(1)中，将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中500℃烧结30min。
步骤二的(2)中，将处理后的薄膜利用去离子水清洗4次，100℃烘干20min。
步骤三中，100℃处理10min去除溶剂。
本发明的有益效果：
本发明方法利用氟化铵对旋涂法制备的二氧化钛电子传输层薄膜进行表面处理，获得平整的电子传输层薄膜，并且有效地改善了两步旋涂法制备的钙钛矿薄膜的形貌，增加薄膜的覆盖率消除薄膜中的针孔，最终获得平整致密的钙钛矿薄膜。本发明的方法通过氟化铵处理二氧化钛电子传输层用于钙钛矿太阳能电池中，在空气中利用两步溶液旋涂法组装了电池器件，通过实验优化确定氟化铵处理浓度与处理时间，获得最佳的电池的光电转化性能，此方法大大的降低了钙钛矿电池的制备成本，为空气中制备高效钙钛矿太阳能电池提供了一种新技术。本发明的方法制备钙钛矿太阳能电池，通过氟化铵处理二氧化钛电子传输层，有效的改善了二氧化钛与钙钛矿薄膜的接触界面，有效的提升了电子传输层的电子提取效率，抑制了光生电子与空穴的复合，在此基础上电池光电性能得到了很大的改善。
附图说明
图1是实施例4制备的(a)氟化铵处理的二氧化钛薄膜SEM扫描电镜图，(b)未经氟化铵处理二氧化钛薄膜SEM扫描电镜图。
图2是实施例4制备的(a)氟化铵处理二氧化钛薄膜上制备的钙钛矿薄膜SEM扫描电镜图，(b)未经氟化铵处理二氧化钛薄膜上制备的钙钛矿薄膜SEM扫描电镜图。
图3是实施例4制备的钙钛矿薄膜的XRD图。
图4是实施例4制备的钙钛矿电池的电流密度曲线图。
图5是实施例4制备的钙钛矿电池的IPCE曲线图。
图6是实施例4制备的钙钛矿电池的效率分布图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
取一定量的四异丙醇钛缓慢滴加到4mL异丙醇中，搅拌10min。以异丙醇为溶剂配制50mM的盐酸溶液，并将其缓慢滴加到新配置的四异丙醇钛溶液中，整个滴加过程控制在大约10min，搅拌30min。使用0.45mm的PVDF针筒式过滤器对获得的溶液进行过滤，最终获得0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液。
实施例2
先将FTO导电玻璃裁剪成1.5cm×2.0cm大小，使用锌粉与2mol/L盐酸溶液对FTO导电玻璃刻蚀0.5cm×1.5cm长条，对刻蚀好的玻璃分别利用清洗剂、去离子水、异丙醇和丙酮进行超声清洗20min，清洗好的玻璃放入100℃烘箱烘干30min，干燥后的玻璃放入紫外臭氧清洗机处理15min以清除表面的残留有机物获得更加洁净的表面。将配置好的0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s。将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中500℃烧结30min，升温速率2℃/min。待其程序结束，冷却至室温取出备用。配制成0.2M氟化铵溶液，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中1min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次100℃烘干20min。
配制450mg/mL的碘化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，70℃加热溶解，搅拌至澄清透明，将其旋涂在氟化铵处理的二氧化钛薄膜上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，100℃处理10分钟去除溶剂，得到黄色薄膜。配制20～80mg/mL的甲基胺基碘的异丙醇溶液，将其旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，100℃热处理15min得到亮黑色钙钛矿薄膜。配制Spiro-OMeTAD空穴传输层旋涂溶液：配制520mg/mL的双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，称取90mg Spiro-OMeTAD溶解在1mL氯苯中，加入17.5μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液和28.8μl四叔丁基吡啶，完全溶解。将其旋涂在钙钛矿薄膜上，旋涂速度4000rpm，旋涂时间20s，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极。最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。
实施例3
先将FTO导电玻璃裁剪成1.5cm×2.0cm大小，使用锌粉与2mol/L盐酸溶液对FTO导电玻璃刻蚀0.5cm×1.5cm长条，对刻蚀好的玻璃分别利用清洗剂、去离子水、异丙醇和丙酮进行超声清洗20min，清洗好的玻璃放入100℃烘箱烘干30min，干燥后的玻璃放入紫外臭氧清洗机处理15min以清除表面的残留有机物获得更加洁净的表面。将配置好的0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s。将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中500℃烧结30min，升温速率2℃/min。待其程序结束，冷却至室温取出备用。配制成0.4M氟化铵溶液，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中1min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次100℃烘干20min。
配制450mg/mL的碘化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，70℃加热溶解，搅拌至澄清透明，将其旋涂在氟化铵处理的二氧化钛薄膜上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，100℃处理10分钟去除溶剂，得到黄色薄膜。配制20～80mg/mL的甲基胺基碘的异丙醇溶液，将其旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，100℃热处理15min得到亮黑色钙钛矿薄膜。配制Spiro-OMeTAD空穴传输层旋涂溶液：配制520mg mL-1的双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，称取90mg Spiro-OMeTAD溶解在1mL氯苯中，加入17.5μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液和28.8μl四叔丁基吡啶，完全溶解。将其旋涂在钙钛矿薄膜上，旋涂速度4000rpm，旋涂时间20s，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极。最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。
实施例4
先将FTO导电玻璃裁剪成1.5cm×2.0cm大小，使用锌粉与2mol/L盐酸溶液对FTO导电玻璃刻蚀0.5cm×1.5cm长条，对刻蚀好的玻璃分别利用清洗剂、去离子水、异丙醇和丙酮进行超声清洗20min，清洗好的玻璃放入100℃烘箱烘干30min，干燥后的玻璃放入紫外臭氧清洗机处理15min以清除表面的残留有机物获得更加洁净的表面。将配置好的0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s。将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中500℃烧结30min，升温速率2℃/min。待其程序结束，冷却至室温取出备用。配制成0.6M氟化铵溶液，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中1min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次100℃烘干20min。
配制450mg/mL的碘化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，70℃加热溶解，搅拌至澄清透明，将其旋涂在氟化铵处理的二氧化钛薄膜上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，100℃处理10分钟去除溶剂，得到黄色薄膜。配制20～80mg/mL的甲基胺基碘的异丙醇溶液，将其旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，100℃热处理15min得到亮黑色钙钛矿薄膜。配制Spiro-OMeTAD空穴传输层旋涂溶液：配制520mg/mL的双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，称取90mg Spiro-OMeTAD溶解在1mL氯苯中，加入17.5μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液和28.8μl四叔丁基吡啶，完全溶解。将其旋涂在钙钛矿薄膜上，旋涂速度4000rpm，旋涂时间20s，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极。最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。
实施例5
先将FTO导电玻璃裁剪成1.5cm×2.0cm大小，使用锌粉与2mol/L盐酸溶液对FTO导电玻璃刻蚀0.5cm×1.5cm长条，对刻蚀好的玻璃分别利用清洗剂、去离子水、异丙醇和丙酮进行超声清洗20min，清洗好的玻璃放入100℃烘箱烘干30min，干燥后的玻璃放入紫外臭氧清洗机处理15min以清除表面的残留有机物获得更加洁净的表面。将配置好的0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s。将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中500℃烧结30min，升温速率2℃/min。待其程序结束，冷却至室温取出备用。配制成0.8M氟化铵溶液，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中1min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次100℃烘干20min。
配制450mg/mL的碘化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，70℃加热溶解，搅拌至澄清透明，将其旋涂在氟化铵处理的二氧化钛薄膜上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，100℃处理10分钟去除溶剂，得到黄色薄膜。配制20～80mg/mL的甲基胺基碘的异丙醇溶液，将其旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，100℃热处理15min得到亮黑色钙钛矿薄膜。配制Spiro-OMeTAD空穴传输层旋涂溶液：配制520mg/mL的双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，称取90mg Spiro-OMeTAD溶解在1mL氯苯中，加入17.5μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液和28.8μl四叔丁基吡啶，完全溶解。将其旋涂在钙钛矿薄膜上，旋涂速度4000rpm，旋涂时间20s，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极。最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。
实施例6
先将FTO导电玻璃裁剪成1.5cm×2.0cm大小，使用锌粉与2mol/L盐酸溶液对FTO导电玻璃刻蚀0.5cm×1.5cm长条，对刻蚀好的玻璃分别利用清洗剂、去离子水、异丙醇和丙酮进行超声清洗20min，清洗好的玻璃放入100℃烘箱烘干30min，干燥后的玻璃放入紫外臭氧清洗机处理15min以清除表面的残留有机物获得更加洁净的表面。将配置好的0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s。将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中500℃烧结30min，升温速率2℃/min。待其程序结束，冷却至室温取出备用。配制成1.0M氟化铵溶液，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中1min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次100℃烘干20min。
配制450mg/mL的碘化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，70℃加热溶解，搅拌至澄清透明，将其旋涂在氟化铵处理的二氧化钛薄膜上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，100℃处理10分钟去除溶剂，得到黄色薄膜。配制20～80mg/mL的甲基胺基碘的异丙醇溶液，将其旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，100℃热处理15min得到亮黑色钙钛矿薄膜。配制Spiro-OMeTAD空穴传输层旋涂溶液：配制520mg/mL的双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，称取90mg Spiro-OMeTAD溶解在1mL氯苯中，加入17.5μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液和28.8μl四叔丁基吡啶，完全溶解。将其旋涂在钙钛矿薄膜上，旋涂速度4000rpm，旋涂时间20s，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极。最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，其特征在于，
步骤一、弱酸条件下水解制备二氧化钛前驱体溶液
取一定量的四异丙醇钛缓慢滴加到4mL异丙醇中，搅拌8～12min，制成四异丙醇钛溶液；以异丙醇为溶剂配制50mmol/L的盐酸溶液，并将所述盐酸溶液缓慢滴加到配置的四异丙醇钛溶液中，整个滴加过程控制在9～11min，然后搅拌28～32min，使用0.45mm的PVDF针筒式过滤器对获得的溶液进行过滤，最终获得0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液；
步骤二、二氧化钛薄膜的制备及氟化铵处理
(1)二氧化钛薄膜的制备
先将FTO导电玻璃裁剪成1.5cm×2.0cm大小，使用锌粉与2mol/L盐酸溶液对FTO导电玻璃刻蚀0.5cm×1.5cm长条，对刻蚀好的玻璃分别利用清洗剂、去离子水、异丙醇和丙酮进行超声清洗15～25min，清洗好的玻璃放入95～105℃烘箱烘干25～35min，干燥后的玻璃放入紫外臭氧清洗机处理10～15min以清除表面的残留有机物获得更加洁净的表面，将配置好的0.25mmol/L，0.33mmol/L，0.42mmol/L和0.5mmol/L的二氧化钛前驱体溶液旋涂在导电玻璃上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中450～550℃烧结25～35min，升温速率2℃/min，待其程序结束，冷却至室温取出备用；
(2)氟化铵处理二氧化钛薄膜
称取一定量氟化铵溶解在水中，配制成0.2mmol/L-1mmol/L溶液，将制备好的二氧化钛薄膜分别浸泡在溶液中0.1～3min进行氟化铵表面改性处理，之后将处理后的薄膜利用去离子水清洗3～5次，95～105℃烘干18～23min，调控氟化铵溶解浓度与处理时间制备出氟化铵处理的二氧化钛薄膜；
步骤三、钙钛矿太阳能电池器件的组装
配制450mg/mL的碘化铅的N，N-二甲基甲酰胺溶液，70℃加热溶解，搅拌至澄清透明，将其旋涂在氟化铵处理的二氧化钛薄膜上，旋涂速度3000rpm，旋涂时间30s，95～105℃处理9～12min去除溶剂，得到黄色薄膜；配制20～80mg/mL的甲基胺基碘的异丙醇溶液，将其旋涂在制备好的碘化铅薄膜上制备出钙钛矿薄膜，95～110℃热处理10～15min得到亮黑色钙钛矿薄膜，配制Spiro-OMeTAD空穴传输层旋涂溶液：配制520mg/mL的双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液，称取90mg Spiro-OMeTAD溶解在1mL氯苯中，加入17.5μL双三氟甲烷磺酰亚胺锂的乙腈溶液和28.8μl四叔丁基吡啶，完全溶解；将其旋涂在钙钛矿薄膜上，旋涂速度4000rpm，旋涂时间20s，旋涂完空穴传输层材料的器件放在空气中避光氧化24小时，利用真空蒸镀在上面蒸镀60nm的Au电极，最后将得到的钙钛矿太阳能电池进行测试。
2.根据权利要求1所述的利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，其特征在于，步骤二的(1)中，清洗好的玻璃放入100℃烘箱烘干30min。
3.根据权利要求1所述的利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，其特征在于，步骤二的(1)中，将旋涂好的薄膜转移到马弗炉中500℃烧结30min。
4.根据权利要求1所述的利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，其特征在于，步骤二的(2)中，将处理后的薄膜利用去离子水清洗4次，100℃烘干20min。
5.根据权利要求1所述的利用氟化铵溶液对钙钛矿电池中电子传输层的处理方法，其特征在于，步骤三中，100℃处理10min去除溶剂。
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Non-Patent Citations (2)
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| Solution-Processable Ionic Liquid as an Independent or Modifying Electron Transport Layer for High-Efficiency Perovskite Solar Cells;Qiliang Wu 等;《Applied Materials & Interfaces》;20161128;全文 |
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