CN113224241A - 钙钛矿太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠设置的导电玻璃、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和顶电极，还包括咪唑类离子液体层，设于电子传输层与钙钛矿吸光层之间。本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法。本发明技术方案通过利用咪唑类离子液体修饰电子传输层，调节电子传输层的表面能，从而优化电子传输层与钙钛矿薄膜之间的界面接触，提高钙钛矿薄膜在电子传输层上的延展性和浸润性，有效抑制钙钛矿薄膜的团聚和造粒。并且，通过咪唑类离子液体层实现对电子传输层表面和钙钛矿底部的双重钝化，降低了界面载流子复合，从而明显提升了全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
背景技术
近年来，虽然有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的能源转换效率达到了25％以上，但是稳定性问题阻碍了其进一步的产业化进程。而全无机钙钛矿太阳能电池由于不含受热易分解的有机基团，因而具有较高的热稳定性、光稳定性以及相对湿度稳定性等突出优点，从而有望从根本上解决太阳能电池的稳定性问题。
但是，目前的全无机钙钛矿太阳能电池的最高能源转换效率不到其最高理论转化效率的70％。全无机钙钛矿因其本身的结构性质在湿润环境下容易发生相变，且由于无机组分的溶解性限制，造成所制备的钙钛矿薄膜具有很多的表面和体相缺陷，这种薄膜造粒现象会导致钙钛矿薄膜有很多不均匀的孔洞，从而导致大量带正电的载流子(空穴)和带负电的载流子(电子)在孔洞或者是缺陷内复合，而停止向电极迁移，进而会影响太阳能电池的电荷输运和光电转换效率。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种钙钛矿太阳能电池，旨在解决无机钙钛矿太阳能电池由于载流子大量复合导致光电转换效率低的问题，从而实现高效稳定的钙钛矿太阳能技术。
为实现上述目的，本发明提出一种钙钛矿太阳能电池，包括：
导电玻璃；
电子传输层，层叠于所述导电玻璃上；
钙钛矿吸光层，层叠于所述电子传输层上；
空穴传输层，层叠于所述钙钛矿吸光层；
顶电极，层叠于所述空穴传输层上；以及，
咪唑类离子液体层，设于所述电子传输层与所述钙钛矿吸光层之间。
可选地，所述咪唑类离子液体层中的咪唑类离子液体包括二取代咪唑离子液体和/或三取代咪唑离子液体，所述二取代咪唑离子液体包括1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和阴离子，所述三取代咪唑离子液体包括1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子和阴离子；其中，
所述1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和所述1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子中，烷基均选自乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基中的任意一种；所述阴离子均选自氯、溴、碘、四氟硼酸、六氟硼酸、醋酸、双三氟甲烷磺酰亚胺和三氟甲烷磺酸中的任意一种。
可选地，所述钙钛矿吸光层中，钙钛矿的组成通式为CsPbxSn1-xIyBr3-y，其中0<x≤1，0<y≤3。
可选地，所述钙钛矿太阳能电池还包括界面修饰层，所述界面修饰层层叠于设置于所述空穴传输层与所述顶电极之间。
可选地，所述导电玻璃的材料选自ITO、FTO中的任意一种；所述电子传输层的材料选自SnO2、ZnO、TiO2，PCBM中的任意一种或多种；所述钙钛矿的前驱体材料选自CsI、CsBr、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、HPbI3,PbI2和DMAPbI3中的多种；所述空穴传输层的材料选自Spiro-OMeTAD、Poly-TPD、PTAA和CuSCN中的任意一种；所述界面修饰层的材料选自MoO3；所述顶电极的材料选自Ag、Au中的任意一种。
本发明还提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在导电玻璃上层叠设置电子传输层；
在所述电子传输层上层叠设置钙钛矿吸光层；
在所述钙钛矿吸光层上层叠设置空穴传输层；
在所述空穴传输层上层叠设置顶电极；以及，
在所述电子传输层与所述钙钛矿吸光层之间旋涂咪唑类离子液体，得到咪唑类离子液体层。
进一步地，在所述电子传输层与所述钙钛矿吸光层之间旋涂咪唑类离子液体，得到咪唑类离子液体层，具体包括以下步骤：
将咪唑类离子液体分散于分散剂中，得到咪唑类离子液体分散液；
将咪唑类离子液体分散液旋涂于所述电子传输层上，退火，得到所述咪唑类离子液体层；其中，退火温度范围为40～160℃，退火时间范围为1～10分钟。
进一步地，所述咪唑类离子液体包括二取代咪唑离子液体和/或三取代咪唑离子液体，所述二取代咪唑离子液体包括1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和阴离子，所述三取代咪唑离子液体包括1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子和阴离子；其中，
所述1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和所述1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子中，烷基均选自乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基中的任意一种；所述阴离子均选自氯、溴、碘、四氟硼酸、六氟硼酸、醋酸、双三氟甲烷磺酰亚胺和三氟甲烷磺酸中的任意一种。
进一步地，所述在所述电子传输层上层叠设置钙钛矿吸光层的步骤之前，还包括以下步骤：
将钙钛矿的前驱体溶液旋涂于所述咪唑类离子液体层，退火，得到所述钙钛矿吸光层，其中，所述钙钛矿的前驱体溶液选自CsI、CsBr、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、HPbI3、PbI2和DMAPbI3的多种，退火温度范围为140～200℃，退火时间范围为3～10分钟。
本发明技术方案通过在电子传输层与钙钛矿吸光层之间设置咪唑类离子液体层，以利用咪唑类离子液体修饰电子传输层，调节电子传输层的表面能，从而优化电子传输层与钙钛矿薄膜之间的界面接触，提高钙钛矿薄膜在电子传输层上的延展性和浸润性，有效抑制钙钛矿薄膜的团聚和造粒，有利于制备出高质量的钙钛矿薄膜。并且，通过咪唑类离子液体层实现对电子传输层表面和钙钛矿底部的双重钝化，降低了界面载流子复合，从而明显提升了全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
图2为实施例1中钙钛矿太阳能电池电流密度-电压曲线图；
图3为实施例1中钙钛太阳能电池在惰性气氛手套箱中放置15天后的SEM截面图；
图4为实施例2中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
图5为实施例3中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
图6为实施例4中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
图7为对比例1中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
图8为对比例1中钙钛太阳能电池在惰性气氛手套箱中放置15天后的SEM截面图；
图9为对比例2中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
图10为太阳能电池在AM1.5标准太阳光强下的J-V曲线。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 导电玻璃 | 200 | 电子传输层 |
| 300 | 咪唑类离子液体层 | 400 | 钙钛矿吸光层 |
| 500 | 空穴传输层 | 600 | 界面修饰层 |
| 700 | 顶电极 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明实施例提出一种钙钛矿太阳能电池，下面将结合图1至图9对本发明实施例的钙钛矿太阳能电池的结构、性能和制备方法进行具体说明。
在本发明一实施例中，如图1所示，所述钙钛矿太阳能电池包括：
导电玻璃100；
电子传输层200，层叠于所述导电玻璃100上；
钙钛矿吸光层400，层叠于所述电子传输层200上；
空穴传输层500，层叠于所述钙钛矿吸光层400上；
顶电极700，层叠于所述空穴传输层500上；以及，
咪唑类离子液体层300，设于所述电子传输层200与所述钙钛矿吸光层400之间。
具体的，咪唑类离子液体层300由旋涂在所述电子传输层200与所述钙钛矿吸光层400之间的咪唑类离子液体构成。应该说明的是，离子液体是指在室温或接近室温下呈现液态的、完全由阴阳离子所组成的盐，也称为低温熔融盐。咪唑类离子液体即由咪唑阳离子与阴离子组成的离子液体，其中，阴离子为卤素离子或其它无机酸离子(如四氟硼酸根等)。
可选地，所述钙钛矿太阳能电池还包括界面修饰层600，所述界面修饰层600层叠于设置于所述空穴传输层500与所述顶电极700之间。即，界面修饰层600层叠于所述空穴传输层500上，顶电极700层叠于所述界面修饰层600上。
本发明实施例技术方案通过在电子传输层200与钙钛矿吸光层400之间设置咪唑类离子液体层300，以利用咪唑类离子液体修饰电子传输层200，调节电子传输层200的表面能，从而优化电子传输层200与钙钛矿薄膜之间的界面接触，提高钙钛矿薄膜在电子传输层200上的延展性和浸润性，有效抑制钙钛矿薄膜的团聚和造粒，有利于制备出高质量的钙钛矿薄膜。并且，通过咪唑类离子液体层300实现对电子传输层200表面和钙钛矿底部的双重钝化，降低了界面载流子复合，从而明显提升了全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率，最终所制备的全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率高达16.78％。
根据本发明实施例，所述咪唑类离子液体层300中的咪唑类离子液体包括二取代咪唑离子液体和/或三取代咪唑离子液体，所述二取代咪唑离子液体包括1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和阴离子，所述三取代咪唑离子液体包括1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子和阴离子。
其中，所述1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和所述1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子中，烷基均选自乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基中的任意一种；所述阴离子均选自氯、溴、碘、四氟硼酸、六氟硼酸、醋酸、双三氟甲烷磺酰亚胺和三氟甲烷磺酸中的任意一种。
根据本发明实施例，所述钙钛矿吸光层400中，钙钛矿的组成通式为CsPbxSn1- xIyBr3-y，其中0<x≤1，0<y≤3。可以理解，钙钛矿吸光层400为吸光层。
根据本发明实施例，所述导电玻璃100的材料选自ITO、FTO等中的任意一种；所述电子传输层200的材料选自SnO2、ZnO、TiO2，PCBM等中的任意一种或多种；所述钙钛矿的前驱体材料选自CsI、CsBr、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、HPbI3、PbI2和DMAPbI3的多种；所述空穴传输层500的材料选自2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺](Poly-TPD)、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](PTAA)、CuSCN等中的任意一种；所述界面修饰层600的材料选自MoO3；所述顶电极700的材料选自Ag、Au中的任意一种。
本发明实施例还提供钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
在导电玻璃上层叠设置电子传输层；
在所述电子传输层上层叠设置钙钛矿吸光层；
在所述钙钛矿吸光层上层叠设置空穴传输层；
在所述空穴传输层上层叠设置顶电极；以及，
在所述电子传输层与所述钙钛矿吸光层之间旋涂咪唑类离子液体，得到咪唑类离子液体层。
进一步地，在所述在导电玻璃上层叠设置电子传输层的步骤之前还包括以下步骤：
清洗导电玻璃，将导电玻璃分别置于碱液、去离子水、异丙醇溶液分别超声处理10～60分钟，再用气枪吹干导电玻璃表面上的水珠，最后将导电玻璃臭氧处理5～30钟。具体的，导电玻璃为ITO导电玻璃或FTO导电玻璃等。
进一步地，所述在导电玻璃上层叠设置电子传输层的步骤具体包括以下步骤：
将SnO2溶液、ZnO溶液、TiO2溶液，PCBM溶液等中的任意一种或多种滴在处理好的导电玻璃上，旋涂，退火后缓慢冷却至室温，退火温度范围为100～200℃。值得注意的是，当电子传输层为多层结构时，需要先旋涂一种溶液，退火后，再旋涂另一种溶液，再次退火。
进一步地，在所述电子传输层与所述钙钛矿吸光层之间旋涂咪唑类离子液体，得到咪唑类离子液体层，具体包括以下步骤：
将咪唑类离子液体分散于分散剂中，得到咪唑类离子液体分散液；
将咪唑类离子液体分散液旋涂于所述电子传输层上，40-160℃退火1-10分钟，得到所述咪唑类离子液体层。
可选地，分散剂选自异丙醇、乙醇、甲醇等醇类中的任意一种。具体的，在配制咪唑类离子液体分散液时，取适量的咪唑类离子液体溶解于分散剂中，可选地，咪唑类离子液体分散液的浓度范围为0.1～5mg/mL。
可选地，所述咪唑类离子液体包括二取代咪唑离子液体和/或三取代咪唑离子液体，所述二取代咪唑离子液体包括1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和阴离子，所述三取代咪唑离子液体包括1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子和阴离子。
可选地，所述1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和所述1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子中，烷基均选自乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基中的任意一种；所述阴离子均选自氯、溴、碘、四氟硼酸、六氟硼酸、醋酸、双三氟甲烷磺酰亚胺和三氟甲烷磺酸中的任意一种。
进一步地，所述在所述电子传输层上层叠设置钙钛矿吸光层的步骤之前，还包括以下步骤：
将钙钛矿的前驱体溶液旋涂于所述咪唑类离子液体层，退火，得到所述钙钛矿吸光层。本实施例中，钙钛矿的组成通式为CsPbxSn1-xIyBr3-y，其中0<x≤1，0<y≤3。所述钙钛矿的前驱体溶液选自CsI、CsBr、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、HPbI3、PbI2和DMAPbI3的多种，退火温度范围为140～200℃，退火时间范围为3～10分钟，前驱体溶液以DMF或DMSO等为溶剂。
进一步地，所述在所述钙钛矿吸光层上层叠设置空穴传输层的步骤具体包括以下步骤：
待器件在手套箱中充分冷却后，取一定量的Spiro-OMeTAD、或Poly-TPD、或PTAA等的氯苯溶液旋涂在钙钛矿层上面，得到空穴传输层。
进一步地，所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，还包括以下步骤：
在所述空穴传输层与所述顶电极之间层叠设置界面修饰层。进一步地，所述在所述空穴传输层与所述顶电极之间层叠设置界面修饰层的步骤具体包括以下步骤：
在空穴传输层上真空蒸镀一层厚度为1～7nm的MoO3，得到界面修饰层；在界面修饰层上真空蒸镀一层顶电极。其中，所述顶电极为金属电极，选自Ag电极、Au电极等中的任意一种或多种；顶电极层的厚度范围为70～300nm。
下面将结合具体的实施例与对比例，以对本发明钙钛矿太阳能电池进一步说明。值得理解的是，下面描述仅是示例性的，而不是对本发明的具体限制。
除非另有说明，实施例中使用的原料和试剂均为市售物质，或者通过已知的方法制备得到。
实施例1
本实施例中，制备结构为ITO/ZnO/SnO2/离子液体/CsPbI2Br/Spiro-OMeTAD/MoO3/Ag的钙钛矿太阳能电池，选用1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐作为离子液体。
该钙钛矿太阳能电池的制备过程如下：(1)将ITO导电玻璃分别置于碱液、去离子水、异丙醇溶液超声处理20分钟，再用气枪吹干ITO导电玻璃表面上的水珠，最后将ITO玻璃臭氧处理20分钟；(2)将氧化锌溶液滴在处理好的ITO导电玻璃上，旋涂退火后缓慢冷却至室温；随后以同样的步骤在旋涂好的ZnO层上旋涂二氧化锡SnO2，即得到ZnO/SnO2电子传输层；(3)将1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐离子液体旋涂在ITO/ZnO/SnO2基质上，退火；(4)将钙钛矿CsPbI2Br的前驱体溶液旋涂在ITO/ZnO/SnO2/离子液体基质上，退火后得到钙钛矿吸光层；(5)待器件在手套箱中充分冷却后，取一定量的spiro-OMeTAD的氯苯溶液旋涂在钙钛矿吸光层上面，得到空穴传输层；(6)在空穴传输层上真空蒸镀一层MoO3，得到界面修饰层；(6)旋涂空穴传输修饰层后，在真空蒸镀一上蒸镀上一层100nm的Ag电极。在太阳能模拟器上考察该太阳能电池的性能，太阳光的强度为1000W/m2。
实施例2
本实施例中，钙钛矿太阳能电池结构和制备，除以下步骤改动外，其它均与实施例1相同：
步骤(3)中的离子液体选自为1-丁基-3-甲基咪唑氯盐。
实施例3
本实施例中，钙钛矿太阳能电池结构和制备，除以下步骤改动外，其它均与实施例1相同：
步骤(2)中电子传输层为SnO2；
步骤(3)中离子液体选自1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；
步骤(4)中钙钛矿组成为CsPbI2.5Br0.5。
实施例4
本实施例中，钙钛矿太阳能电池结构和制备，除以下步骤改动外，其它均与实施例1相同：
步骤(2)中电子传输层为ZnO；
步骤(3)中离子液体选自1-己基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐；
步骤(4)中钙钛矿组成为CsPbI3。
对比例1
对比例1中的钙钛矿太阳能电池结构和制备，除以下步骤改动外，其它均与实施例1相同：
省略步骤(3)，不采用离子液体。
对比例2
本对比例2中的钙钛矿太阳能电池结构和制备，除以下步骤改动外，其它均与实施例4相同：
省略步骤(3)，不采用离子液体。
由图2、图4～7及图9所示各个实施例和对比例的电流密度-电压曲线图可以得到对应的短路电流、开路电压、填充因子以及电池转换效率。
其中，光电转化效率可从太阳能电池在AM1.5标准太阳光强下的J-V曲线中计算得出，在AM 1.5标准模拟太阳光照射下，可得到一条随电压变化的电流密度曲线，即J-V曲线(如图10所示)，从J-V曲线中可以得到短路电流(Jsc)，开路电压(Voc)，填充因子(FF)以及最大功率点(Pmp)。其中，FF定义为指的是最大功率点的功率除以开路电压和短路电流的乘积：FF＝Pmp/Jsc·Voc。太阳能电池的光电转化效率PCE为电池最大输出功率Pmp与入射功率Pin之比：PCE＝Pmp/Pin＝100％·Voc·Jsc·FF/Pin。
具体如表1所示：
表1.实施例1～4以及对比例1和2所得钙钛矿太阳能电池的短路电流、开路电压、填充因子以及电池转换效率。
由图2和图7的对比可知，实施例1中钙钛矿太阳能电池的光电转换效率明显高于对比例1的；由图6和图9的对比可知，实施例4中钙钛矿太阳能电池的光电转换效率明显高于对比例2的。说明本发明实施例技术方案能够明显提高钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
由表1可以看出，实施例1～2的开路电压，短路电流以及填充因子均高于对比例1，由此其光电转换效率可由11.99％提升最高至16.24％；同时实施例4的开路电压，短路电流以及填充因子均优于对比例2，其光电转换效率由12.59％提升至16.32％。通过调节I/Br比例，本发明实施例所制备的全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可以高达16.78％。说明本发明实施例通过在电子传输层与钙钛矿吸光层之间设置咪唑类离子液体层，能够有效提升全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。这是由于咪唑类离子液体修饰电子传输层，调节电子传输层的表面能，从而优化电子传输层与钙钛矿薄膜之间的界面接触，提高钙钛矿薄膜在电子传输层上的延展性和浸润性，有效抑制钙钛矿薄膜的团聚和造粒。并且，通过咪唑类离子液体层能够实现对电子传输层表面和钙钛矿底部的双重钝化，降低了界面载流子复合，从而明显提升了全无机钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
从图3可以看到，实施例1中的钙钛矿太阳能电池中，在电子传输层和钙钛矿吸光层之间添加了咪唑类离子液体层后，其钙钛矿吸光层是连续的、光滑的。而从图8可以看到，对比例中的钙钛矿电池中，由于在电子传输层和钙钛矿吸光层之间没有添加离子液体，其钙钛矿吸光层是断裂的、不连续的，如此，钙钛矿吸光层必然会存在很多的体缺陷以及界面缺陷，容易导致电子和空穴发生复合而淬灭；同时，钙钛矿薄膜不连续会导致电子传输层和空穴传输层的直接接触，而易发生短路现象。因此，本发明实施例能够有效抑制钙钛矿薄膜造粒现象的发生，防止载流子的复合，从而提升钙钛矿太阳能电池的光电转换效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：
导电玻璃；
电子传输层，层叠于所述导电玻璃上；
钙钛矿吸光层，层叠于所述电子传输层上；
空穴传输层，层叠于所述钙钛矿吸光层上；
顶电极，层叠于所述空穴传输层上；以及，
咪唑类离子液体层，设于所述电子传输层与所述钙钛矿吸光层之间。
2.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述咪唑类离子液体层中的咪唑类离子液体包括二取代咪唑离子液体和/或三取代咪唑离子液体，所述二取代咪唑离子液体包括1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和阴离子，所述三取代咪唑离子液体包括1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子和阴离子；其中，所述1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和所述1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子中，烷基均选自乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基中的任意一种；所述阴离子均选自氯、溴、碘、四氟硼酸、六氟硼酸、醋酸、双三氟甲烷磺酰亚胺和三氟甲烷磺酸中的任意一种。
3.如权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿吸光层中，钙钛矿的组成通式为CsPbxSn1-xIyBr3-y，其中0<x≤1，0<y≤3。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池还包括界面修饰层，所述界面修饰层层叠于设置于所述空穴传输层与所述顶电极之间。
5.如权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电玻璃的材料选自ITO、FTO中的任意一种；所述电子传输层的材料选自SnO2、ZnO、TiO2，PCBM中的任意一种或多种；所述钙钛矿的前驱体材料选自CsI、CsBr、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、HPbI3、PbI2,和DMAPbI3中的任意一种或多种；所述空穴传输层的材料选自Spiro-OMeTAD、Poly-TPD、PTAA,CuSCN中的任意一种；所述界面修饰层的材料选自MoO3所述顶电极的材料选自Ag、Au中的任意一种。
6.一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在导电玻璃上层叠设置电子传输层；
在所述电子传输层上层叠设置钙钛矿吸光层；
在所述钙钛矿吸光层上层叠设置空穴传输层；
在所述空穴传输层上层叠设置顶电极；以及，
在所述电子传输层与所述钙钛矿吸光层之间旋涂咪唑类离子液体，得到咪唑类离子液体层。
7.如权利要求6所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述电子传输层与所述钙钛矿吸光层之间旋涂咪唑类离子液体，得到咪唑类离子液体层，具体包括以下步骤：
将咪唑类离子液体分散于分散剂中，得到咪唑类离子液体分散液；
将咪唑类离子液体分散液旋涂于所述电子传输层上，退火得到所述咪唑类离子液体层；其中，退火温度范围为40～160℃，退火时间范围为1～10分钟。
8.如权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述咪唑类离子液体包括二取代咪唑离子液体和/或三取代咪唑离子液体，所述二取代咪唑离子液体包括1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和阴离子，所述三取代咪唑离子液体包括1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子和阴离子；其中，
所述1-烷基-3-甲基咪唑阳离子和所述1-烷基-2,3-二甲基咪唑阳离子中，烷基均选自乙基、丙基、丁基、戊基、己基、辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基中的任意一种；所述阴离子均选自氯、溴、碘、四氟硼酸、六氟硼酸、醋酸、双三氟甲烷磺酰亚胺和三氟甲烷磺酸中的任意一种。
9.如权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述在所述电子传输层上层叠设置钙钛矿吸光层的步骤之前，还包括以下步骤：
将钙钛矿的前驱体溶液旋涂于所述咪唑类离子液体层，退火得到所述钙钛矿吸光层，其中，所述钙钛矿的前驱体溶液选自CsI、CsBr、PbI2、PbBr2、SnI2、SnBr2、HPbI3、PbI2和DMAPbI3溶液中的多种，退火温度范围为140～200℃，退火时间范围为3～10分钟。
10.如权利要求7至9中任意一项所述的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在所述空穴传输层与所述顶电极之间层叠设置界面修饰层。
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| 杜燕燕: "《离子液体材料调控高效钙钛矿太阳电池电子传输层及光吸收层》", 《山东师范大学硕士学位论文》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114242902A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-03-25 | 西北工业大学深圳研究院 | 基于离子液提升反式全无机钙钛矿太阳能电池空气稳定性的方法 |
| CN114373811A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-19 | 无锡极电光能科技有限公司 | 全无机钙钛矿光伏组件及其制备方法 |
| CN114373811B (zh) * | 2021-12-10 | 2024-03-19 | 无锡极电光能科技有限公司 | 全无机钙钛矿光伏组件及其制备方法 |
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