CN111933802B - 离子液体于制备钙钛矿光敏层、钙钛矿太阳能电池的用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离子液体于制备钙钛矿光敏层、钙钛矿太阳能电池的用途。所述离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子；所述钙钛矿光敏层，应用于钙钛矿太阳能电池内，所述钙钛矿光敏层是采用掺有离子液体的钙钛矿前驱体溶液制备形成，所述离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子。本发明实施例提供离子液体可以减少钙钛矿光敏层中的缺陷，大幅度降低载流子非辐射复合；有效提高钙钛矿太阳能电池的填充因子(FF)和短路电流(Jsc)，从而提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。
Description
技术领域
本发明特别涉及一种离子液体于制备钙钛矿光敏层、钙钛矿太阳能电池的用途，属于太阳能电池技术领域。
背景技术
近几年来，钙钛矿太阳能电池的效率有了突飞猛进的发展，日前，实验室制备的小面积钙钛矿太阳能电池的效率达到了25.2％，已满足商业化应用的要求。同时钙钛矿太阳能电池有着很多晶硅电池无法媲美的优势：钙钛矿太阳能电池的原料来源较广，制备工艺简单，成本较低并且可制备大面积柔性电池和透明电池等。所以进一步提高钙钛矿电池及组件的效率和稳定性是目前将钙钛矿太阳能电池产业化的首要任务。
在众多的提高钙钛矿太阳能电池效率及稳定性的方法和机理中，钝化是最行之有效的方法之一。目前钝化主要分为三大类：第一类是通过钝化钙钛矿层以此提高钙钛矿太阳能电池及组件的效率和稳定性；第二类是通过钝化载流子传输层以此提高钙钛矿太阳能电池及组件的效率和稳定性；第三类是通过钝化钙钛矿和载流子传输层的界面来提高钙钛矿太阳能电池及组件的效率和稳定性。
在以上三类钝化方法中，钝化钙钛矿层是最简单易行、最适合大面积钙钛矿太阳能电池及组件应用；而在钝化钙钛矿层的这种钝化方式中，现有常用的方法都是采用添加一些含有金属离子的材料或含有卤素离子的材料或含有氨基的一些卤素烷烃、芳环共轭类材料或路易斯酸碱材料的方法单独钝化钙钛矿层。
尽管以上这些方法都在一定程度上钝化了钙钛矿层，减少了钙钛矿光敏层的缺陷，减少非辐射复合、载流子的复合，且在一定程度上提高了钙钛矿太阳能电池的光伏性能，但是现有的方法对于钙钛矿太阳能电池的稳定性的贡献很有限，例如，现有的钝化方法的对钙钛矿太阳能电池及组件的效率及稳定性提升的作用有一定的局限性；以及，现有的钝化机理对钙钛矿光敏层缺陷态的减少有一定的瓶颈，因而需要新的机理和方法减少钙钛矿光敏层的缺陷态，降低载流子的非辐射复合，另外，现有的钝化方法对有效钝化剂选择的效率相对较低，减慢了技术进步的脚步。因此，为了推进钙钛矿太阳能电池产业化进一步发展，有必要寻找新的钝化材料和机理来同时提高钙钛矿太阳能电池及组件的光伏性能和稳定性。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种离子液体于制备钙钛矿光敏层、钙钛矿太阳能电池的用途，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例一方面提供了一种离子液体于制备钙钛矿光敏层中的用途，所述离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子。
本发明实施例还提供了一种钙钛矿光敏层，所述钙钛矿光敏层是采用掺有离子液体的钙钛矿前驱体溶液制备形成，所述离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子。
本发明实施例还提供了一种钙钛矿太阳能电池，包含钙钛矿光敏层和与钙钛矿光敏层配合的其它结构层，所述钙钛矿光敏层采用所述的钙钛矿光敏层。
本发明实施例还提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括制作钙钛矿光敏层的步骤以及制作与钙钛矿光敏层配合的其它结构层的步骤；所述制作钙钛矿光敏层的步骤包括：
至少在钙钛矿前驱体溶液内掺入所述离子液体，再以所述钙钛矿前驱体溶液制备钙钛矿光敏层。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1)本发明实施例提供的一种离子液体具有N、S原子杂环结构，且包含含氟大阴离子的化合物，该化合物中含有孤对电子的N原子能够与钙钛矿光敏层中未结合的Pb原子作用，该离子液体中的S原子也能够与钙钛矿光敏层中未结合的Pb原子作用，形成共价键从而很好的钝化钙钛矿晶体，减少钙钛矿光敏层内部缺陷，大幅度降低钙钛矿光敏层载流子非辐射复合，从而提高钙钛矿太阳能电池的填充因子(FF)、短路电流(Jsc)，以及，提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性；
2)本发明实施例提供的一种离子液体具有N、S原子杂环结构，且包含含氟大阴离子的化合物，该化合物中含有多氟原子具有很好的疏水性，能够有效阻止环境中的水汽进入钙钛矿光敏层中，从而防止钙钛矿光敏层受到破坏，进而提高钙钛矿太阳能电池的稳定性；
3)本发明实施例提供的一种离子液体具有N、S原子杂环结构，且包含含氟大阴离子的化合物，该化合物中包含的含氟大阴离子(四氟硼酸(BF4 -)/六氟磷酸(PF6 -)/六氟硅酸(SiF6 2-))能够调节钙钛矿的带隙和能带分布，从而减少钙钛矿光敏层中的载流子传输过程中的复合，提高载流子传输的效率，从而提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能和稳定性。
4)本发明实施例提供的一种离子液体的制作工艺简单，原料廉价易得，适于产业化的生产和使用；
5)本发明实施例提供的一种离子液体的钝化效果优异，能够有效提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性，且能够降低钙钛矿太阳能电池的制作成本。
附图说明
图1是本发明一典型实施案例中一种钙钛矿太阳能电池的结构示意图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明针对现有钝化钙钛矿光敏层的方法所取得的效果的局限性，提供了一种新的钝化钙钛矿光敏层的机理和方法；基于现有钝化方法对钙钛矿太阳能电池效率及稳定性提升的有限性，本发明采用具有N、S原子的杂环结构且包含含氟大阴离子的离子液体作为钝化剂，所述离子液体具有氟原子，因此表现出强的疏水性，从而可以阻止空气中的水汽进去到钙钛矿光敏层中，进而提高钙钛矿太阳能电池的稳定性；同时，由于该离子液体包含的含氟大阴离子(四氟硼酸(BF4 -)/六氟磷酸(PF6 -)/六氟硅酸(SiF6 2-))能够调节钙钛矿的带隙和能带分布，从而减少钙钛矿光敏层中的载流子传输过程中的复合，提高载流子传输的效率，从而提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能和稳定性。
本发明提供的离子液体中含有孤对电子的N原子能够与钙钛矿光敏层中未结合的Pb原子作用，从而减少了钙钛矿光敏层中的缺陷；而且该离子液体中的S原子也能够与钙钛矿光敏层中未结合的Pb原子作用，形成共价键从而很好的钝化钙钛矿晶体，从而减少钙钛矿光敏层中的载流子非辐射复合，提高钙钛矿太阳能电池的的填充因子(FF)和短路电流(Jsc)，提高钙钛矿太阳能电池的稳定性。
本发明以所述离子液体作为钝化剂，所述离子液体具有多种功能性原子/离子，且该多种功能性原子/离子之间具有协同作用，以所述离子液体作为钝化剂对钙钛矿光敏层进行钝化处理时表现出了更好的性能，基由所述离子液体钝化后的钙钛矿光敏层获得的钙钛矿太阳能电池效率得到很大的提升，钙钛矿太阳能电池及组件的稳定性改善的更为明显，为钙钛矿太阳能电池及组件的大规模生产提供了简便高效的方法，本发明亦提供了一种新的钝化机理和方法，为钙钛矿太阳能电池及组件的发展做出了贡献。
本发明实施例一方面提供了一种离子液体于制备钙钛矿太阳能电池中的用途，所述离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子。
进一步的，所述的用途包括：在制备钙钛矿光敏层时，以所述离子液体作为钝化剂。
进一步的，所述的用途包括：在钙钛矿前驱体溶液内掺入所述离子液体，再以所述钙钛矿前驱体溶液制备钙钛矿光敏层。
进一步的，所述离子液体掺比例为钙钛矿前驱体溶液的摩尔比的1％～8％。
进一步的，所述含氟大阴离子包括四氟硼酸离子、六氟磷酸离子、六氟硅酸离子中的任意一种，但不限于此。
进一步的，所述离子液体包括六氟磷酸氨基噻吩离子液体、六氟磷酸噻唑离子液体、六氟磷酸苯并噻唑离子液体、六氟磷酸氨基苯硫酚离子液体、六氟磷酸巯基咪唑离子液体、四氟硼酸氨基噻吩离子液体、四氟硼酸噻唑离子液体、四氟硼酸苯并噻唑离子液体、四氟硼酸氨基苯硫酚离子液体、四氟硼酸巯基咪唑离子液体、六氟硅酸氨基噻吩离子液体、六氟硅酸噻唑离子液体、六氟硅酸苯并噻唑离子液体、六氟硅酸氨基苯硫酚离子液体、六氟硅酸巯基咪唑离子液体中的任意一种，但不限于此。
本发明实施例还提供了一种钙钛矿光敏层，所述钙钛矿光敏层是采用掺有离子液体的钙钛矿前驱体溶液制备形成，所述离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子。
进一步的，所述离子液体掺杂比例为钙钛矿前驱体溶液摩尔比的1％～8％。
进一步的，所述离子液体包括六氟磷酸氨基噻吩离子液体、六氟磷酸噻唑离子液体、六氟磷酸苯并噻唑离子液体、六氟磷酸氨基苯硫酚离子液体、六氟磷酸巯基咪唑离子液体、四氟硼酸氨基噻吩离子液体、四氟硼酸噻唑离子液体、四氟硼酸苯并噻唑离子液体、四氟硼酸氨基苯硫酚离子液体、四氟硼酸巯基咪唑离子液体、六氟硅酸氨基噻吩离子液体、六氟硅酸噻唑离子液体、六氟硅酸苯并噻唑离子液体、六氟硅酸氨基苯硫酚离子液体、六氟硅酸巯基咪唑离子液体中的任意一种，但不限于此。
进一步的，所述六氟磷酸氨基噻吩离子液体、六氟磷酸噻唑离子液体、六氟磷酸苯并噻唑离子液体、六氟磷酸氨基苯硫酚离子液体、六氟磷酸巯基咪唑离子液体、四氟硼酸氨基噻吩离子液体、四氟硼酸噻唑离子液体、四氟硼酸苯并噻唑离子液体、四氟硼酸氨基苯硫酚离子液体、四氟硼酸巯基咪唑离子液体、六氟硅酸氨基噻吩离子液体、六氟硅酸噻唑离子液体、六氟硅酸苯并噻唑离子液体、六氟硅酸氨基苯硫酚离子液体、六氟硅酸巯基咪唑离子液体的结构式分别如式1)、式2)、式3)、式4)、式5)、式6)、7)、式8)、式9)、式10)、式11)、式12)、13)、式14)、式15)所示：
本发明实施例还提供了一种钙钛矿太阳能电池，包含钙钛矿光敏层和与钙钛矿光敏层配合的其它结构层，所述钙钛矿光敏层采用所述的钙钛矿光敏层。
本发明实施例还提供了一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括制作钙钛矿光敏层的步骤以及制作与钙钛矿光敏层配合的其它结构层的步骤；所述制作钙钛矿光敏层的步骤包括：
至少在钙钛矿前驱体溶液内掺入所述离子液体，再以所述钙钛矿前驱体溶液制备钙钛矿光敏层。
在一些较为具体的实施方案中，一种离子液体的制备方法可以包括如下过程：
1.氨基噻吩/噻唑/苯并噻唑/氨基苯硫酚/巯基咪唑盐酸盐合成：
1.1将0.1mol氨基噻吩或噻唑或苯并噻唑或氨基苯硫酚或巯基咪唑与40mL～60mL水、0.11mol～0.15mol浓盐酸混合形成第一混合反应体系，并于常温下反应2h～4h；
1.2反应结束后，采用旋蒸的方式除去第一混合反应体系中的水，得到白色/淡黄色固体混合物；
1.3采用乙酸乙酯对所述的白色/淡黄色固体混合物进行洗涤(例如可以洗涤三次)以除去未反应完的原料，然后将洗涤后的白色/淡黄色固体产物于60℃～80℃、真空条件下干燥12h，得到氨基噻吩/噻唑/苯并噻唑/氨基苯硫酚/巯基咪唑盐酸盐固体；
2.六氟磷酸/四氟硼酸/六氟硅酸酸化：
2.1将0.01mol氨基噻吩/噻唑/苯并噻唑/氨基苯硫酚/巯基咪唑盐酸盐与0.025～0.03mol六氟磷酸钾/四氟硼酸钾/六氟硅酸钾、25～35mL乙醇混合形成第二混合反应体系，并于60℃～80℃条件下反应16h～24h；
2.2反应结束后，对第二混合反应体系进行过滤并收集滤液，于25℃条件下对所获滤液进行旋蒸以除去溶剂(即乙醇)，从而得到粘稠的残余物；
2.3采用乙酸乙酯将所获的粘稠的残余物溶解，并将溶解液用冰水萃取洗涤3次，以除去未反应完的原料以及生成的氯化钾(KCl)，收集有机相，旋蒸除去溶剂(乙酸乙酯)得到无色/淡黄色六氟磷酸氨基噻吩离子液体、六氟磷酸噻唑离子液体、六氟磷酸苯并噻唑离子液体、六氟磷酸氨基苯硫酚离子液体、六氟磷酸巯基咪唑离子液体、四氟硼酸氨基噻吩离子液体、四氟硼酸噻唑离子液体、四氟硼酸苯并噻唑离子液体、四氟硼酸氨基苯硫酚离子液体、四氟硼酸巯基咪唑离子液体、六氟硅酸氨基噻吩离子液体、六氟硅酸噻唑离子液体、六氟硅酸苯并噻唑离子液体、六氟硅酸氨基苯硫酚或六氟硅酸巯基咪唑离子液体。
在一些较为具体的实施方案中，一种钙钛矿光敏层的制备方法可以包括如下过程：
在钙钛矿前驱体溶液内掺入所述离子液体，再采用抽气法(当然还可以选择其他制作方法)将所述钙钛矿前驱体溶液制备钙钛矿光敏层，并于100℃～170℃条件下对所述钙钛矿光敏层进行退火处理，退火时间为5min～20min，其中，所述离子液体掺杂量为钙钛矿前驱体溶液浓度摩尔比的1％～8％；
或者，先采用抽气法(当然还可以选择其他制作方法)将钙钛矿前驱体溶液制备形成钙钛矿光敏层，并于100℃～170℃条件下对所述钙钛矿光敏层进行退火处理，退火时间为5min～20min；之后在所述钙钛矿光敏层的表面涂覆所述的离子液体。
具体的，所述钙钛矿前驱体溶液的溶质可以为常用三元FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(IxBr1-x)3(0＜x＜1)组分，钙钛矿前驱体溶液的浓度为1M-1.5M，所用的溶剂为DMF(二甲基甲酰胺)∶DMSO(二甲基亚砜)＝4∶1，钙钛矿光敏层的厚度为350～550nm。
为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图以及具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限定本发明。本文所使用的术语“及/或”包含一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1，一种钙钛矿太阳能电池100，包括依次叠层设置的载体玻璃140、透明导电薄膜电极120、电池主体结构110和金属电极130，其中，所述电池主体结构110包括钙钛矿光敏层111、位于钙钛矿光敏层111一侧的空穴传输层112以及位于钙钛矿光敏层111另一侧的电子传输层113。
具体的，所述载体玻璃140的主要作用是作为透明导电薄膜电极120的载体，载体玻璃140可以选用任一导电玻璃中用的基底玻璃，优选的，所述载体玻璃140的厚度为1.1mm～2.5mm，这样既可以保证足够的机械承载力，又可以减少载体玻璃对光的吸收，以使更多的光进入电池主体结构110中，从而增加电池对光的吸收利用率。
具体的，所述透明导电薄膜电极120与金属电极130的主要作用是将光生电流导出，例如，所述透明导电薄膜电极120可以为FTO电极，即掺氟氧化锡电极；这样可使透明导电薄膜电极120对紫外光的吸收增强，进一步减少紫外光进入电子传输层；另外，FTO电极还具有电阻率低，化学性能稳定的优点；当然，可以理解的是，透明导电薄膜电极并不局限于FTO电极，还可以是掺锡氧化铟(ITO)、掺钛氧化铟(ITiO)电极、掺铈氧化铟(ICO)电极、掺钨氧化铟(IWO)电极、掺铝氧化锌(AZO)电极或掺硼氧化锌(BZO)电极等。
具体的，所述金属电极130可以为银(Ag)电极，当然，可以理解的是，金属电极130并不局限于银(Ag)电极，还可以是其他金属制成的电极，例如金(Au)电极、铝(A1)电极。
具体的，所述空穴传输层112的主要作用是传输空穴，同时还可以起到阻挡电子的作用，空穴传输层112优选为氧化镍，优选地，空穴传输层112的厚度为20～100nm，这样既可以保证成膜质量，减少空穴传输层112的缺陷，又可以确保内部的串联电阻较低，有利于短路电流提高。
具体的，所述电子传输层113的主要作用是传输电子，同时还可以起到阻挡空穴的作用电子传输层113优选为氧化钛；优选地，电子传输层113的厚度为40～100nm，这样既可以保证成膜质量，减少电子传输层113的缺陷；又可以确保内部的串联电阻较低，有利于短路电流提高。
具体的，所述钙钛矿光敏层111为钙钛矿太阳能电池100的核心层，在该层产生载流子，其中，所述的钙钛矿光敏层是采用掺杂有本发明所提供的离子液体的钙钛矿前驱体溶液制备获得，所述钙钛矿光敏层111的厚度为350～550nm；当然，该钙钛矿光敏层还可以是经本发明所提供的离子液体进行表面钝化处理过的，例如，制作形成钙钛矿光敏层后，将所述离子液体涂覆在钙钛矿光敏层的表面。
实施例1：
在40mL水中加入9.9g(0.1mol)氨基噻吩，然后加入11g(0.11mol)浓盐酸，常温下反应3h；反应结束后，旋蒸除去水分，得到白色固体，以乙酸乙酯将所述白色固体洗涤三次除去未反应完的氨基噻吩，然后将洗涤后的白色固体于60℃、真空干燥12h，得到氨基噻吩盐酸盐固体；
将1.36g(0.01mol)氨基噻吩盐酸盐溶解在25mL乙醇中，然后加入4.32g(0.025mol)六氟磷酸钾，于60℃反应16h；反应结束后将反应所获的反应液过滤并收集滤液，通过旋蒸除去滤液中的溶剂(乙醇)，得到粘稠液体，然后用乙酸乙酯将所获粘稠液体进行溶解，将溶解液用冰水萃取洗涤3次，以除去未反应完的原料及反应产生的氯化钾(KCl)，收集有机相，通过旋蒸的方式除去乙酸乙酯，得到无色六氟磷酸氨基噻吩离子液体；
在浓度1.25M的三元钙钛矿FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(I0.89Br0.11)3前驱体溶液中掺入4％(摩尔比)的六氟磷酸氨基噻吩形成掺杂有钝化剂的钙钛矿溶液A1，备用；
在干净的透明基底玻璃上蒸镀FTO透明导电薄膜电极，然后在FTO透明导电薄膜电极上磁控溅射厚度为40nm的氧化镍层作为空穴传输层；
在空穴传输层上以2500r的转速、800r/s的加速度，旋涂掺有六氟磷酸氨基噻吩离子液体的钙钛矿溶液A1，旋涂时间为15s，之后抽气30s，在130℃下退火10min，得到钙钛矿光敏层；
采用磁控溅射的方式在钙钛矿光敏层上形成厚度为45nm的氧化钛层作为电子传输层；
采用气相沉积的方式在电子传输层上蒸镀Ag电极，进而得到的钙钛矿太阳能电池，记作A1电池。
实施例2：
在40mL水中加入8.5g(0.1mol)噻唑，然后加入11g(0.11mol)浓盐酸，常温下反应2h；反应结束后，旋蒸除去水分，得到白色固体，以乙酸乙酯将所述白色固体洗涤三次除去未反应完的噻唑，然后将白色固体在70℃下真空干燥12h，得到噻唑盐酸盐固体；
将1.21g(0.01mol)噻唑盐酸盐溶解在30mL乙醇中，然后加入4.32g(0.025mol)六氟磷酸钾，于70℃反应18h，反应结束后将反应所获的反应液过滤并收集滤液，通过旋蒸的方式除去滤液中的溶剂(乙醇)，得到粘稠液体，然后再用乙酸乙酯将粘稠液体溶解，将溶解液用冰水萃取洗涤3次，以除去未反应完的原料及反应产生的氯化钾(KCl)，收集有机相，通过旋蒸的方式除去有机相中的溶剂(乙酸乙酯)，得到无色六氟磷酸噻唑离子液体；
在浓度为1.25M的三元钙钛矿FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(I0.89Br0.11)3前驱体溶液中加入1％(摩尔比)的六氟磷酸噻唑形成掺杂有钝化剂的钙钛矿溶液A2，备用；
除钙钛矿光敏层制备时采用的钙钛矿溶液为A2外，其他的部分与实施例1相同，将得到的钙钛矿太阳能电池记作A2电池。
实施例3：
在40mL水中加入13.5g(0.1mol)苯并噻唑，然后加入13g(0.13mol)浓盐酸，常温下反应3h；反应结束后，旋蒸除去溶剂水，得到淡黄色固体；以乙酸乙酯洗涤三次除去未反应完的苯并噻唑，然后将淡黄色固体80℃真空干燥12h，得到苯并噻唑盐酸盐固体；
将1.70g(0.01mol)苯并噻唑盐酸盐溶解在35mL乙醇中，然后加入4.32g(0.025mol)六氟磷酸钾，于75℃反应20h；反应结束后将反应所获的反应液过滤并收集滤液，通过旋蒸的方式除去滤液中的溶剂(乙醇)，得到粘稠液体，然后用乙酸乙酯将粘稠液体溶解，将溶解液用冰水萃取洗涤3次，以除去未反应完的原料及反应产生的氯化钾(KCl)，收集有机相，通过旋蒸的方式除去有机相中的溶剂(乙酸乙酯)，收集液体，得到淡黄色六氟磷酸苯并噻唑离子液体；
在浓度为1.25M的三元钙钛矿FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(I0.89Br0.11)3前驱体溶液中加入8％(摩尔比)的六氟磷酸苯并噻唑形成掺杂有钝化剂的钙钛矿溶液A3，备用。
除钙钛矿光敏层制备时采用的钙钛矿溶液为A3外，其他的部分与实施例1相同，将得到的钙钛矿太阳能电池记作A3电池。
实施例4：
在50mL水中加入12.5g(0.1mol)氨基苯硫酚，然后加入12g(0.12mol)浓盐酸，常温下反应3h；反应结束后，旋蒸除去溶剂水，得到淡黄色固体；以乙酸乙酯洗涤三次除去未反应完的苯基苯硫酚，然后将淡黄色固体真空干燥12h，得到氨基苯硫酚盐酸盐固体。
将1.61g(0.01mol)氨基苯硫酚盐酸盐溶解在25mL乙醇中，然后加入4.32g(0.025mol)六氟磷酸钾，80℃反应22h；反应结束后将反应所获的反应液过滤并收集滤液，通过旋蒸的方式除去滤液中的溶剂(乙醇)，得到粘稠液体，然后再用乙酸乙酯将粘稠液体溶解，将溶解液用冰水萃取洗涤3次，以除去未反应完的原料及反应产生的氯化钾(KCl)，收集有机相，通过旋蒸的方式除去有机相中的溶剂(乙酸乙酯)，收集液体，得到淡黄色六氟磷酸氨基苯硫酚离子液体；
在1.25M的三元钙钛矿FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(I0.89Br0.11)3前驱体溶液中加入6％(摩尔比)的六氟磷酸氨基苯硫酚形成掺杂有钝化剂的钙钛矿溶液A4，备用。
除钙钛矿光敏层制备时采用的钙钛矿溶液为A4外，其他的部分与实施例1相同，将得到的钙钛矿太阳能电池记作A4电池。
实施例5：
在60mL水中加入10g(0.1mol)巯基咪唑，然后加入14g(0.14mol)浓盐酸，常温下反应4h；反应结束后，旋蒸除去溶剂水，得到淡黄色固体；以乙酸乙酯洗涤三次除去未反应完的巯基咪唑，然后将淡黄色固体80℃下真空干燥12h，得到巯基咪唑盐酸盐固体；
将1.35g(0.01mol)巯基咪唑盐酸盐溶解在30mL乙醇中，然后加入4.32g(0.025mol)六氟磷酸钾，80℃反应24h，反应结束后将反应所获的反应液过滤并收集滤液，通过旋蒸的方式除去滤液中的溶剂，得到粘稠液体，然后用乙酸乙酯溶解粘稠液体，将溶解液用冰水萃取洗涤3次，以除去未反应完的原料及反应产生的氯化钾(KCl)，收集有机相，通过旋蒸的方式除去有机相中的溶剂(乙酸乙酯)，收集液体，得到淡黄色六氟磷酸巯基咪唑离子液体。
在1.25M的三元钙钛矿FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(I0.89Br0.11)3前驱体溶液中加入3％(摩尔比)的六氟磷酸巯基咪唑形成掺杂有钝化剂的钙钛矿溶液A5，备用。
除钙钛矿光敏层制备时采用的钙钛矿溶液为A5外，其他的部分与实施例1相同；将得到的钙钛矿太阳能电池记作A5电池。
实施例6：
在40mL水中加入9.9g(0.1mol)氨基噻吩，然后加入11g(0.11mol)浓盐酸，常温下反应3h；反应结束后，旋蒸除去水分，得到白色固体，以乙酸乙酯将所述白色固体洗涤三次除去未反应完的氨基噻吩，然后将洗涤后的白色固体80℃真空干燥12h，得到氨基噻吩盐酸盐固体；
将1.36g(0.01mol)氨基噻吩盐酸盐溶解在35mL乙醇中，然后加入3.78g(0.03mol)四氟硼酸钾，80℃反应24h，反应结束后将反应所获的反应液过滤并收集滤液，通过旋蒸的方式除去滤液中的溶剂，得到粘稠液体，然后用乙酸乙酯溶解粘稠液体，将溶解液用冰水萃取洗涤3次，以除去未反应完的原料及反应产生的氯化钾(KCl)，收集有机相，通过旋蒸的方式除去有机相中的溶剂(乙酸乙酯)，收集液体，得到无色四氟硼酸氨基噻吩离子液体。
在1.25M的三元钙钛矿FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(I0.89Br0.11)3前驱体溶液中加入6％(摩尔比)的四氟硼酸氨基噻吩形成掺杂有钝化剂的钙钛矿溶液A6，备用。
除钙钛矿光敏层制备时采用的钙钛矿溶液为A6外，其他的部分与实施例1相同；将得到的钙钛矿太阳能电池记作A6电池。
实施例7：
在40mL水中加入9.9g(0.1mol)氨基噻吩，然后加入11g(0.11mol)浓盐酸，常温下反应3h；反应结束后，旋蒸除去水分，得到白色固体，以乙酸乙酯将所述白色固体洗涤三次除去未反应完的氨基噻吩，然后将洗涤后的白色固体80℃真空干燥12h，得到氨基噻吩盐酸盐固体；
将1.36g(0.01mol)氨基噻吩盐酸盐溶解在35mL乙醇中，然后加入6.17g(0.028mol)六氟硅酸钾，80℃反应24h，反应结束后将反应所获的反应液过滤并收集滤液，通过旋蒸除去滤液中的溶剂，得到粘稠液体，然后用乙酸乙酯溶解粘稠液体，将溶解液用冰水萃取洗涤3次，以除去未反应完的原料及反应产生的氯化钾(KCl)，收集有机相，通过旋蒸的方式除去有机相中的溶剂(乙酸乙酯)，收集液体，得到无色六氟硅酸氨基噻吩离子液体。
在1.25M的三元钙钛矿FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(I0.89Br0.11)3前驱体溶液中加入4％(摩尔比)的六氟硅酸氨基噻吩形成掺杂有钝化剂的钙钛矿溶液A7，备用。
除钙钛矿光敏层制备时采用的钙钛矿溶液为A7外，其他的部分与实施例1相同；将得到的钙钛矿太阳能电池记作A7电池。
对比例1：
与实施例1不同的是，对比例1中的钙钛矿光敏层采用无掺杂钝化剂的钙钛矿前驱体溶液制备的，其他部分与实施例1相同；将得到的钙钛矿太阳能电池记作B电池。
对比例2
在1.25M的三元钙钛矿FA0.75MA0.1Cs0.15Pb(I0.89Br0.11)3前驱体溶液中加入2％(摩尔比)的氯甲胺(MACl)形成掺杂有常规钝化剂的钙钛矿溶液C，备用。
除钙钛矿光敏层制备时采用的钙钛矿溶液为C外，其他的部分与实施例1相同，将得到的钙钛矿太阳能电池记作C电池。
性能测试：采用模拟光源系统对所获的钙钛矿太阳能电池：A1电池、A2电池、A3电池、A4电池、A5电池、A6电池、A7电池、B电池及C电池进行光伏性能测试，光伏性能测试结果如表1所示：将所获的钙钛矿太阳能电池：A1电池、A2电池、A3电池、A4电池、A5电池、A6电池、A7电池、B电池及C电池放置在湿度为50～60％的空气中老化800h，之后采用模拟光源系统进行稳定性测试，相关性能结果如表2所示。
表1实施例1-7、对比例1-2钙钛矿太阳能电池的光伏性能测试结果
表2实施例1-7、对比例1-2钙钛矿太阳能电池的稳定性测试结果
从表1可以看出，采用本发明提供的具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子的离子液体作为钝化剂对钙钛矿光敏层进行钝化处理后，钙钛矿太阳能电池的短路电流(Jsc)和填充因子(FF)有了明显的提升，从而使钙钛矿太阳能电池的光电转换效率提升了很多，特别是采用六氟磷酸氨基噻吩制备的A1电池，比B电池的光电转换效率提升了近22％，同时也比采用常规钝化剂制备的C电池的光电转换效率提升了近13％，这主要是采用本发明提供的具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子的离子液体进行钝化的结果。
从表2可以看出，采用本发明提供的离子液体钝化处理钙钛矿光敏层后，制备的钙钛矿太阳能电池在湿度为50％～60％的空气环境中老化800h后，钙钛矿太阳能电的光电转换效率衰减不到1％，而未进行钝化处理的B电池在湿度为50％～60％的空气环境中老化800h后，钙钛矿太阳能电的光电转化效率衰减了接近16％，同时，采用常规钝化剂进行钝化处理的C电池在湿度为50％～60％的空气环境中老化800h后，钙钛矿太阳能电池的光电转化效率衰减了接近10％。对比发现，采用本发明提供的离子液体钝化钙钛矿光敏层后，钙钛矿太阳能电池的稳定性明显得到了很大的提升，本发明提供的离子液体有助于钙钛矿太阳能电池产业化发展。
本发明实施例提供的一种离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子的离子液体，该离子液体中含有孤对电子的N原子能够与钙钛矿光敏层中未结合的Pb原子作用，该离子液体中的S原子也能够与钙钛矿光敏层中未结合的Pb原子作用，形成共价键从而很好的钝化钙钛矿晶体，有效减少了钙钛矿光敏层中的缺陷，大幅度降低载流子非辐射复合，提高钙钛矿光敏层的填充因子(FF)和短路电流(Jsc)，进而提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性；同时本发明的离子液体含有多氟原子具有很好的疏水性，因此能够有效阻止在制备钙钛矿光敏层时环境中的水汽进入钙钛矿光敏层中，从而防止钙钛矿光敏层受到破坏，进而提高钙钛矿太阳能电池的稳定性；此外，本发明的离子液体中的含氟大阴离子(四氟硼酸(BF4 -)/六氟磷酸(PF6 -)/六氟硅酸(SiF6 2-))能够调节钙钛矿的带隙和能带分布，从而减少钙钛矿光敏层中的载流子传输过程中的复合，提高载流子传输的效率，从而提高钙钛矿太阳能电池的光电转化效率和稳定性；本发明的离子液体具有多种功能性原子/离子，该多种功能性原子/离子之间具有协同作用，以此离子液体作为钝化剂能够明显提高钙钛矿太阳能电池及组件的光电转化效率和稳定性。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种离子液体于制备钙钛矿光敏层中的用途，其特征在于，包括：在钙钛矿前驱体溶液内掺入离子液体，所述离子液体掺杂比例为钙钛矿前驱体溶液浓度摩尔比为1%~8%，再以所述钙钛矿前驱体溶液制备钙钛矿光敏层，其中，所述离子液体作为钝化剂，并且，所述离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子，所述含氟大阴离子包括四氟硼酸离子、六氟磷酸离子、六氟硅酸离子中的任意一种。
2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于：所述离子液体包括六氟磷酸氨基噻吩离子液体、六氟磷酸噻唑离子液体、六氟磷酸苯并噻唑离子液体、六氟磷酸氨基苯硫酚离子液体、六氟磷酸巯基咪唑离子液体、四氟硼酸氨基噻吩离子液体、四氟硼酸噻唑离子液体、四氟硼酸苯并噻唑离子液体、四氟硼酸氨基苯硫酚离子液体、四氟硼酸巯基咪唑离子液体、六氟硅酸氨基噻吩离子液体、六氟硅酸噻唑离子液体、六氟硅酸苯并噻唑离子液体、六氟硅酸氨基苯硫酚离子液体、六氟硅酸巯基咪唑离子液体中的任意一种。
3.一种钙钛矿光敏层，其特征在于：所述钙钛矿光敏层是采用掺有离子液体的钙钛矿前驱体溶液制备形成，所述离子液体掺杂比例为钙钛矿前驱体溶液浓度摩尔比为1%~8%，所述离子液体具有N、S原子杂环结构且包含含氟大阴离子，所述含氟大阴离子包括四氟硼酸离子、六氟磷酸离子、六氟硅酸离子中的任意一种。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿光敏层，其特征在于：所述离子液体包括六氟磷酸氨基噻吩离子液体、六氟磷酸噻唑离子液体、六氟磷酸苯并噻唑离子液体、六氟磷酸氨基苯硫酚离子液体、六氟磷酸巯基咪唑离子液体、四氟硼酸氨基噻吩离子液体、四氟硼酸噻唑离子液体、四氟硼酸苯并噻唑离子液体、四氟硼酸氨基苯硫酚离子液体、四氟硼酸巯基咪唑离子液体、六氟硅酸氨基噻吩离子液体、六氟硅酸噻唑离子液体、六氟硅酸苯并噻唑离子液体、六氟硅酸氨基苯硫酚离子液体、六氟硅酸巯基咪唑离子液体中的任意一种。
5.一种钙钛矿太阳能电池，包含钙钛矿光敏层和与钙钛矿光敏层配合的其它结构层，其特征在于：所述钙钛矿光敏层采用权利要求3或4所述的钙钛矿光敏层。
6.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括制作钙钛矿光敏层的步骤以及制作与钙钛矿光敏层配合的其它结构层的步骤；其特征在于，所述制作钙钛矿光敏层的步骤包括：按照权利要求1-2中任一项所述的离子液体于制备钙钛矿光敏层中的用途制备钙钛矿光敏层。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001256828A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-09-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電解質組成物、光電変換素子及び光電気化学電池 |
| JP2004146421A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Shozo Yanagida | 光電変換素子及び太陽電池 |
| CN106953016A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-07-14 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种离子掺杂的钙钛矿太阳能电池 |
| CN108649125A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-12 | 西北工业大学 | 一种提高钙钛矿材料湿度稳定性的方法 |
| CN109817810A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-05-28 | 西北工业大学深圳研究院 | 一种掺杂三唑离子液体的钙钛矿太阳能电池及制备方法 |
| CN110707214A (zh) * | 2019-09-05 | 2020-01-17 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | 一种钙钛矿薄膜添加剂、钙钛矿薄膜制备方法及其应用 |
| CN110845398A (zh) * | 2019-11-20 | 2020-02-28 | 苏州大学 | 一种基于氰基吡啶类离子液体的钙钛矿太阳能电池用添加剂及其应用 |
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| JP2012195280A (ja) * | 2011-03-02 | 2012-10-11 | Sony Corp | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法、電子機器および建築物 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001256828A (ja) * | 1999-08-04 | 2001-09-21 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電解質組成物、光電変換素子及び光電気化学電池 |
| JP2004146421A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Shozo Yanagida | 光電変換素子及び太陽電池 |
| CN106953016A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-07-14 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种离子掺杂的钙钛矿太阳能电池 |
| CN108649125A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-12 | 西北工业大学 | 一种提高钙钛矿材料湿度稳定性的方法 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| High-Performance Perovskite Solar Cells with Excellent Humidity and Thermo-Stability via Fluorinated Perylenediimide;Yang Jia等;《Advanced Energy Materials》;第9卷(第18期);第1900198号文献第1-9页 * |
| 高性能钙钛矿太阳能电池的制备及界面优化的研究;何欣;《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）》(4);C042-18 * |
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