CN114409648B - 一种π共轭离子化合物及其应用、钙钛矿薄膜及其制备方法、钙钛矿太阳能电池 - Google Patents

一种π共轭离子化合物及其应用、钙钛矿薄膜及其制备方法、钙钛矿太阳能电池 Download PDF

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Abstract

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种Π共轭离子化合物及其应用、钙钛矿薄膜及其制备方法、钙钛矿太阳能电池。本发明提供的Π共轭离子化合物阴离子在埋底界面出现富集(电子传输层/钙钛矿界面)，使得Π共轭阳离子贯穿整个钙钛矿薄膜及表面，在钙钛矿薄膜成膜过程中阴阳离子自发分布。在平面异质结钙钛矿太阳能电池中应用该类添加剂，可获得高质量钙钛矿薄膜，同时可改善钙钛矿相邻两个界面的能级匹配程度，减少能量损失，实现高开路电压、高光电转化效率、良好稳定性的钙钛矿太阳能电池。

Description

一种Π共轭离子化合物及其应用、钙钛矿薄膜及其制备方法、钙钛矿太阳能电池
技术领域
本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种Π共轭离子化合物及其应用、钙钛矿薄膜及其制备方法、钙钛矿太阳能电池。
背景技术
钙钛矿太阳能电池不太理想的开路电压归因于钙钛矿材料内部和界面处的存在相当大的缺陷密度或复合中心，导致出现非辐射复合损失。由于这些缺陷导致能量无序和载流子浓度降低，从而降低准费米能级分裂，劣化器件的开路电压。此外，精细的调控钙钛矿和电子传输层以及空穴传输层之间的能带排列，在活性层的两个界面提供有效的电荷载流子提取和转移，也可以有效的减少器件中的电压损失。总之，降低钙钛矿薄膜缺陷态密度、调控界面层能级排列是获得高效稳定钙钛矿太阳能电池的先决条件。
优化钙钛矿晶界及相邻两个界面的缺陷态密度和能级排列，可以显着提高钙钛矿太阳能电池的效率和稳定性。例如通过额外的两步过程，将PMMA或黑色磷烯薄膜应用于钙钛矿相邻两个界面，双面缺陷钝化方法产生了具有高开路电压的器件。又如，使用烷基铵盐的双钝化策略可以同时钝化钙钛矿/C60界面以及晶界中的缺陷。再如，通过GuaI/tBPMAI的混合溶液后处理钙钛矿薄膜，实现了钙钛矿晶界和相邻界面的多元优化。然而，用一种材料、一步简单操作，可以改善钙钛矿薄膜，降低陷阱态密度，同时改善钙钛矿相关界面(电子传输层/钙钛矿和钙钛矿/空穴传输层界面)能级排列是艰难的。因此，考虑到现有分子添加剂性能和使用方法，设计可以协同促进晶界和异质结的添加剂有利于大幅度提高钙钛矿太阳能电池光伏性能。
离子化合物是一类很优异的钙钛矿添加剂，这些离子化合物不仅影响钙钛矿的结晶动力学，获得高质量钙钛矿薄膜，而且还与电荷传输层金属氧化物相互作用。然而，许多报道的离子化合物是具有高挥发性的电绝缘体，它们的加入不可避免地增加了串联电阻，阻碍了钙钛矿太阳能电池中的电荷传输，缺陷态密度和能级排列效果欠佳(Jung,E.D.；Harit,A.K.；Kim,D.H.；Jang,C.H.；Park,J.H.；Cho,S.；Woo,H.Y.Multiply ChargedConjugated Polyelectrolytes as a Multifunctional Interlayer for Efficient andScalable Perovskite Solar Cells.Adv.Mater.2020,32(30),2002333；Huang,J.；Yuan,Y.；Shao,Y.；Yan,Y.Understanding the Physical Properties ofHybrid Perovskitesfor PhotovoltaicApplications.Nat.Rev.Mater.2017,2(7),1-19.)。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Π共轭离子化合物，本发明提供的Π共轭离子化合物可以优化钙钛矿晶界及相邻两个界面的缺陷态密度和能级排列，显著提高了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种Π共轭离子化合物，所述Π共轭离子化合物的结构为：
Figure BDA0003475051730000021
R为Π共轭基团；Π共轭基团为具有m个外延反应活性位点的Π共轭基团；
m为1～10的整数；
n为1～20的整数；
A为Cl、Br、I、BF4、PF6或TFSI。
优选的，所述R具有如下结构单元中的一种或多种：
Figure BDA0003475051730000022
Figure BDA0003475051730000031
本发明还提供了上述技术方案所述Π共轭离子化合物作为钙钛矿前驱液添加剂的应用。
本发明还提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将钙钛矿前驱液和钙钛矿前驱液添加剂混合，得到钙钛矿制膜液；
将所述钙钛矿制膜液成膜，将所得的湿膜退火，得到所述钙钛矿薄膜；
所述钙钛矿前驱液添加剂为上述技术方案所述Π共轭离子化合物。
优选的，所述钙钛矿前驱液中活性组分总摩尔量与钙钛矿前驱液添加剂的摩尔量的比为100：(0.01～5)。
优选的，所述钙钛矿前驱液中的活性组分包括铅基化合物和卤素化合物；
所述铅基化合物包括PbCl2、PbBr2、Pb(SCN)2和Pb(CH3COO)2中的一种或者多种；
所述卤素化合物为EX；E为CH3NH3 +、NH2-CH＝NH2 +、CH3CH2NH3 +、CH3(CH2)2NH3 +、CH3(CH2)3NH3 +、Cs+、Li+和Na+中的一种或多种，X为F-、Cl-、Br-和I-中的一种或多种。
优选的，所述钙钛矿前驱液中铅基化合物和卤素化合物的总浓度为0.1～1.5mol/L；所述铅基化合物和卤素化合物的质量比为(0.9～1.2)：(0.9～1.2)。
优选的，所述退火的温度为80～150℃，时间为5～60min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法得到的钙钛矿薄膜。
本发明还提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和电极，其特征在于，所述钙钛矿活性层为上述技术方案所述的钙钛矿薄膜。
本发明提供了一种Π共轭离子化合物，所述Π共轭离子化合物的结构为：
Figure BDA0003475051730000032
R为Π共轭基团；Π共轭基团为具有m个外延反应活性位点的Π共轭基团；m为1～10的整数；n为1～20的整数；A为Cl、Br、I、BF4、PF6或TFSI。
在本发明中，所述Π共轭离子化合物在用于钙钛矿薄膜的制备时，其中的阴离子A-在埋底界面出现富集(电子传输层/钙钛矿界面)，而Π共轭基团阳离子贯穿整个钙钛矿薄膜及表面，在钙钛矿薄膜成膜过程中阴阳离子自发分布。
将本发明提供的Π共轭离子化合物作为钙钛矿前驱液添加剂制备钙钛矿薄膜，并将所得的钙钛矿薄膜作为钙钛矿太阳能电池的钙钛矿活性层时，Π共轭离子化合物的阴阳离子自发分布的协同效应对钙钛矿太阳能电池三明治结构形成立体式调控，阴离子在电子传输层/钙钛矿界面富集，阳离子分布在晶界和薄膜表面处。具体来说：(1)阴阳离子在电子传输层表面形成偶极子，降低电子传输层表面功函数，促进电子传输；电子传输层埋底界面处富集的阴离子和一定量的Π共轭阳离子形成界面偶极子改善电子传输层界面能级排列，形成无障碍电荷传输；(2)残留在晶界和薄膜表面处的阳离子、Π共轭离子化合物中的共轭基团可与钙钛矿晶粒中的结构单元发生络合作用,形成更大的晶粒，减少零价铅缺陷、有机配体空位缺陷和卤素空位缺陷等缺陷态的密度，同时Π共轭体系中的钝化基团(羰基、硫原子、氮原子等)与钙钛矿Pb、I相互作用，前沿轨道相互影响，降低功函数，优化能级排列，使能级对齐程度更好；(3)p型Π共轭阳离子与配位不足的Pb阳离子相互作用，吸附在钙钛矿表面，降低了钙钛矿表面的功函数，空穴从钙钛矿到空穴传输材料的能垒减小，以改善钙钛矿和空穴传输层之间界面能级匹配程度，增加了空穴在晶界和界面处提取；(4)离子协同效应通过多重化学键(如Sn-F相互作用，MA/FA和[BF4]-，以及羰基、吡啶阳离子与Pb2+之间的协同连接)，有效地提升了钙钛矿薄膜质量，抑制了非辐射复合，并降低了器件运行过程中的分解速度；(5)阴阳离子协同作用可以抑制高温下钙钛矿的分解。因此，在平面异质结钙钛矿太阳能电池中应用该类添加剂，可获得高质量钙钛矿薄膜，同时可改善钙钛矿相邻两个界面的能级匹配程度，减少能垒损失，得到高开路电压、高光电转化效率、良好稳定性的钙钛矿太阳能电池。
实施例测试结果表明，本发明提供的Π共轭离子化合物作为钙钛矿前驱液添加剂，制备的钙钛矿太阳能电池开路电压为1.17～1.2V，短路电流密度为23.2～23.9mA/cm2，填充因子为78.5～80.9％，转换效率为21.3～23.1％，光电转化效率高；在大气环境中存放1000h后，依旧维持初始效率的90％以上，稳定性好。
附图说明
图1为实施例1中中间产物QABr的核磁谱图；
图2为实施例1中中间产物QAPyBr的核磁谱图；
图3为实施例1中最终产物QAPyBF4的核磁谱图；
图4为应用例1制备的钙钛矿太阳能电池结构的爆炸图；
图5为应用例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池的I-V曲线图；
图6为应用例1钙钛矿薄膜沉积在SnO2/FTO玻璃基板上的深度分布的阳离子和阴离子ToF-SIMS分布图；
图7为应用例1中[QAPy]2+和[BF4]-的成膜过程和由此产生的化学分布在深度剖面中跟踪的相应离子的元素三维图；
图8为实施例1和对比例1制备的钙钛矿太阳能电池稳定性对比图。
具体实施方式
本发明提供了一种Π共轭离子化合物，所述Π共轭离子化合物的结构为：
Figure BDA0003475051730000051
R为Π共轭基团；Π共轭基团为具有m个外延反应活性位点的Π共轭基团；
m为1～10的整数；
n为1～20的整数；
A为Cl、Br、I、BF4、PF6或TFSI。
在本发明中，所述R优选具有如下结构单元中的一种或多种：
Figure BDA0003475051730000052
Figure BDA0003475051730000061
本发明还提供了上述技术方案所述Π共轭离子化合物作为钙钛矿前驱液添加剂在钙钛矿薄膜中的应用。
本发明还提供了一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将钙钛矿前驱液和钙钛矿前驱液添加剂混合，得到钙钛矿制膜液；
将所述钙钛矿制膜液成膜，将所得的湿膜退火，得到所述钙钛矿薄膜；
所述钙钛矿前驱液添加剂为上述技术方案所述Π共轭离子化合物。
本发明将钙钛矿前驱液和钙钛矿前驱液添加剂混合，得到钙钛矿制膜液。
在本发明中，所述钙钛矿前驱液添加剂为上述技术方案所述Π共轭离子化合物，在此不再赘述。
在本发明中，所述钙钛矿前驱液包括活性组分和溶剂。
在本发明中，所述钙钛矿前驱液中的活性组分优选包括铅基化合物和卤素化合物。
在本发明中，所述铅基化合物优选包括PbCl2、PbBr2、Pb(SCN)2和Pb(CH3COO)2中的一种或者多种。
在本发明中，所述卤素化合物优选为EX；E优选为CH3NH3 +、NH2-CH＝NH2 +、CH3CH2NH3 +、CH3(CH2)2NH3 +、CH3(CH2)3NH3 +、Cs+、Li+和Na+中的一种或多种，X优选为F-、Cl-、Br-和I-中的一种或多种。
在本发明中，所述钙钛矿前驱液中的溶剂优选包括N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜，N-甲基吡咯烷酮、碳酸二甲酯、γ-丁内酯、丙酮、甲苯、氯苯、氯仿、甲醇、乙醇、异丙醇、乙醚、乙腈、苯甲醚、乙酸乙酯和吡啶中的一种或多种。
在本发明中，所述钙钛矿前驱液中铅基化合物和卤素化合物的总浓度优选为0.1～1.5mol/L，更优选为0.3～1.3mol/L。在本发明中，所述铅基化合物和卤素化合物的质量比优选为(0.9～1.2)：(0.9～1.2)，更优选为(0.95～1.15)：(0.95～1.15)。
在本发明中，所述钙钛矿前驱液中活性组分总摩尔量与钙钛矿前驱液添加剂的摩尔量的比优选为100：(0.01～5)，更优选为100：(0.05～4.5)，再优选为100：(1～4)。
得到钙钛矿制膜液后，本发明将所述钙钛矿制膜液成膜，将所得的湿膜退火，得到所述钙钛矿薄膜。
在本发明中，所述成膜的方法优选为旋涂、刮涂和辊涂中的一种或多种。
在本发明中，所述成膜的环境湿度优选≤50％。
在本发明中，所述退火的温度优选为80～150℃，更优选为90～140℃；时间优选为5～60min，更优选为10～55min。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法得到的钙钛矿薄膜。
本发明还提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和电极，所述钙钛矿活性层为上述技术方案所述的钙钛矿薄膜。
在本发明中，所述钙钛矿太阳能电池包括衬底。在本发明中，所述衬底优选为透明导电衬底，更优选为FTO或ITO。
在本发明中，所述钙钛矿太阳能电池包括电子传输层。在本发明中，所述电子传输层的化学组成优选包括二氧化锡、二氧化钛、氧化锌或氧化锌锡。在本发明中，所述电子传输层的厚度优选为5～30nm，更优选为10～30nm，再优选为15～30nm。
在本发明中，所述钙钛矿太阳能电池包括钙钛矿活性层。在本发明中，所述钙钛矿活性层为上述技术方案所述的钙钛矿薄膜，在此不再赘述。在本发明中，所述钙钛矿活性层的厚度优选为100～800nm，更优选为200～700nm，再优选为400～650nm。
在本发明中，所述钙钛矿太阳能电池包括空穴传输层。在本发明中，所述空穴传输层的化学组成优选包括2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-OMeTAD)。在本发明中，所述空穴传输层的厚度优选为150～300nm，更优选为180～280nm，再优选为200～250nm。
在本发明中，所述钙钛矿太阳能电池包括电极。在本发明中，所述电极优选为金电极。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种Π共轭离子化合物及其应用、钙钛矿薄膜及其制备方法、钙钛矿太阳能电池进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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做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。
实施例1
制备QAPyBF4，QA为
Figure BDA0003475051730000081
将氢化钠(1.43g，50mmol)和四丁基溴化铵(TBAB)添加到QA(2.48g，8mmol)在50mL无水四氢呋喃(THF)中的悬浮液中；将混合物加热回流1h，然后在氮气下注入1,8-二溴辛烷(10.88g，40mmol)；反应混合物继续加热回流过夜；向搅拌的混合物溶液中缓慢滴加甲醇(30mL)以分解过量的氢化钠；蒸馏除去溶剂后获得粗QABr固体，并通过使用硅胶以氯仿为洗脱剂的柱色谱法进一步纯化以产生3.15g目标物QABr(56.7％)。核磁谱图见图1，核磁谱为：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.68(s,2H),8.52(d,J＝8.0Hz,2H),7.70(t,J＝7.8Hz,2H),7.45(d,J＝8.8Hz,2H),7.23(t,J＝7.4Hz,2H),4.47(s,4H),3.42(s,4H),1.98(s,4H),1.88(s,4H),1.62(s,4H),1.48(s，12H)；
将制备的QABr(2.01g，3.0mmol)溶解在120mL吡啶中并将混合物回流过夜；冷却至室温后，滤出固体并用120mL的CH2Cl2洗涤，获得呈红色固体状的产物QAPyBr(2.32g，91％)。核磁谱图见图2，核磁谱为：1H NMR(400MHz,CD3OD)δ9.07(d,Hz,4H),8.61(s,2H),8.53(s,2H),8.33(d,2H),8.13(s,4H),7.73(s,4H)2H),7.58(d,2H),7.21(s,2H),4.72–4.67(m,4H),4.46–4.38(m,4H),2.09(s,4H),1.91(s,4H),1(s,4H),1.51(s,12H)；
将四氟硼酸钠(0.46g，4.2mmol)加入QAPyBr(1.70g，2.0mmol)在100mL丙酮中的悬浮液中，反应混合物继续加热至60℃过夜，冷却至室温后，滤出固体并用100mL的CH2Cl2洗涤，获得呈红色固体状的产物QAPyBF4(1.36g，78.5％)。核磁谱图见图3，核磁谱为：1HNMR(400MHz,DMSO)δ9.13(d,4H),8.69-8.58(m,4H),8.36(d,2H),8.16(t,4H),7.86(d,4H),7.34(s,4H)2H),4.59(d,8H),1.92(d,8H),1.57(s,4H),1.37(s,12H)。
应用例1
利用实施例1制备的QAPyBF4为钙钛矿前驱液添加剂，制备钙钛矿太阳能电池，图4为应用例1制备的钙钛矿太阳能电池结构的爆炸图，由图4可见，本应用例提供的钙钛矿太阳能电池的结构为依次层叠的：衬底为透明导电玻璃FTO，电子传输层二氧化锡，钙钛矿活性层CH3NH3PbI3，空穴传输层2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴，金电极；
制备方法为：
将透明导电衬底FTO依次在清洗剂、去离子水、无水乙醇、丙酮和异丙醇中超声15min清洗，取出用氮气(N2)吹干，在120℃烘箱中烘干8h，然后紫外/臭氧处理30min，得到清洁的衬底；
将0.1mol/L的氯化亚锡(SnCl2·2H2O)乙醇溶液旋涂在清洁的衬底上，转速3000rpm，时间40s，将所得的湿膜在空气气氛中于180℃下退火1h，在衬底表面形成厚度为30nm的电子传输层；
钙钛矿溶液由FAI(1mol/L)、PbI2(1.1mol/L)、MABr(0.2mol/L)、PbBr2(0.22mol/L)在DMF：DMSO＝4：1(v：v)中制备，同时，通过将相同的组分溶解在含有QAPyBF4(0.1at.％)的混合溶剂中，制备了含有QAPyBF4的钙钛矿涂膜液；将所得钙钛矿涂膜液先1000rpm下旋涂10s，然后在6000rpm下旋涂20s，当剩余5s时，将氯苯滴涂在所得湿膜表面中央再继续旋涂，将所得湿膜在100℃下退火1h，在电子传输层表面形成厚度为500nm的钙钛矿活性层，即在电子传输层表面形成含有QAPyBF4的(CsI)0.05(FAPbI3)0.79(MAPbBr3)0.16钙钛矿活性层；
将520mg双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)溶于1mL乙腈溶液中，再将20uL所得Li-TFSI的乙腈溶液、85mg的Spiro-OMeTAD和28μL的4-叔丁基吡啶共溶于1mL氯苯中，配置得到的空穴传输层Spiro-OMeTAD的混合溶液，将其滴加到钙钛矿活性层上，以3500rpm速度旋涂40s，再置于空气中12h干燥，在钙钛矿活性层表面形成厚度为200nm的空穴传输层；
在空穴传输层表面采用高真空热蒸镀方法制备金电极，具体为在1×10-6Pa真空度下，以
Figure BDA0003475051730000101
速率蒸发沉积制备金电极，控制电极厚度为100nm。
测试：有效面积为0.1cm2；测试条件为：光谱分布AM1.5G，光照强度100mW/cm2，AAA太阳光模拟器(北京卓立汉光公司)，J-V曲线用Keithly2400型数字源表进行测量。
应用例1所得钙钛矿太阳能电池的I-V曲线图见图5。由图5可见，应用例1获得最佳光电转化效率参数为：开路电压为1.2V，短路电流密度为23.8mA/cm2，填充因子为80.9％，转换效率为23.1％；钙钛矿太阳能电池器件在大气环境中存放1000h后，依旧维持初始效率的90％以上。
飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)用于探测整个薄膜的化学成分，钙钛矿薄膜沉积在SnO2/FTO玻璃基板上的深度分布的阳离子和阴离子ToF-SIMS分布图见图6，图6中，(a)为阳离子，(b)为阴离子。由图6可见，钙钛矿薄膜呈现阴阳离子分布的情况；在含有QAPyBF4的钙钛矿薄膜中，[BF4]-阴离子主要位于SnO2埋底界面，而[QAPy]2+阳离子存在于整个体膜和表面薄膜以及埋底界面，这表明在SnO2/钙钛矿界面处存在[QAPy]2+和更多[BF4]-离子。[QAPy]2+和[BF4]-的成膜过程和由此产生的化学分布在深度剖面中跟踪的相应离子的元素三维图见图7。
对比例1
不添加实施例1制备的Π共轭离子化合物；其余技术手段与应用例1一致，得到钙钛矿太阳能电池(表示为CsFAMA)。
按照应用例1的测试方法对对比例1所得钙钛矿太阳能电池进行测试，所得I-V曲线图见图5。由图5可见，对比例1获得最佳光电转化效率参数为：开路电压为1.16V，短路电流密度为23.5mA/cm2，填充因子为76.8％，转换效率为20.9％；钙钛矿太阳能电池器件在大气环境中存放1000h后，器件效率大约仅为初始效率的50％。
为了排除环境条件对器件稳定性的影响，将实施例1和对比例1封装的钙钛矿太阳能电池分别在85℃的黑暗环境中储存，输出光伏功率通过定期记录J-V曲线来确定，稳定性对比图见图8。由图8可见，添加了QAPyBF4的钙钛矿太阳能电池保持了初始效率的90％，而对照钙钛矿太阳能电池在85℃老化1000h后仅保留初始效率的53％。图8说明QAPyBF4使钙钛矿薄膜的热稳定性增强。
实施例2
以DPP代替QA，DPP为
Figure BDA0003475051730000111
得到Π共轭离子化合物，记为DPPPyBF4。
应用例2
以实施例2提供的Π共轭离子化合物代替实施例1中的Π共轭离子化合物，其余技术手段与应用例1一致，得到钙钛矿太阳能电池。
按照应用例1的测试方法对应用例2所得钙钛矿太阳能电池进行测试。测得，应用例2获得最佳光电转化效率参数为：开路电压为1.18V，短路电流密度为23.9mA/cm2，填充因子为79.3％，转换效率为22.4％。
实施例3
以NDI代替QA，NDI为
Figure BDA0003475051730000112
得到Π共轭离子化合物，记为NDIPyBF4。
应用例3
以实施例3提供的Π共轭离子化合物代替实施例1中的Π共轭离子化合物，其余技术手段与应用例1一致，得到钙钛矿太阳能电池。
按照应用例1的测试方法对应用例3所得钙钛矿太阳能电池进行测试。测得，应用例3获得最佳光电转化效率参数为：开路电压为1.17V，短路电流密度为23.2mA/cm2，填充因子为78.5％，转换效率为21.3％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种Π共轭离子化合物作为钙钛矿前驱液添加剂的应用，所述Π共轭离子化合物的结构为：
R为Π共轭基团；Π共轭基团为具有m个外延反应活性位点的Π共轭基团；
m为2；
n为8；
A为BF4；
所述R具有如下结构单元中的一种或多种：
2.一种钙钛矿薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将钙钛矿前驱液和钙钛矿前驱液添加剂混合，得到钙钛矿制膜液；
将所述钙钛矿制膜液成膜，将所得的湿膜退火，得到所述钙钛矿薄膜；
所述钙钛矿前驱液添加剂为权利要求1所述应用中的Π共轭离子化合物；
所述钙钛矿前驱液中的活性组分包括铅基化合物和卤素化合物；
所述铅基化合物包括PbCl2、PbBr2、Pb(SCN)2和Pb(CH3COO)2中的一种或者多种；
所述卤素化合物为EX；E为CH3NH3 +、NH2-CH＝NH2 +、CH3CH2NH3 +、CH3(CH2)2NH3 +、CH3(CH2)3NH3 +、Cs+、Li+和Na+中的一种或多种，X为F-、Cl-、Br-和I-中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱液中活性组分总摩尔量与钙钛矿前驱液添加剂的摩尔量的比为100：(0.01～5)。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿前驱液中铅基化合物和卤素化合物的总浓度为0.1～1.5mol/L；所述铅基化合物和卤素化合物的质量比为(0.9～1.2)：(0.9～1.2)。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述退火的温度为80～150℃，时间为5～60min。
6.权利要求2～5任一项所述制备方法得到的钙钛矿薄膜。
7.一种钙钛矿太阳能电池，包括依次层叠的衬底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和电极，其特征在于，所述钙钛矿活性层为权利要求6所述的钙钛矿薄膜。
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