CN115172597B - 基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用及其器件的制备方法 - Google Patents

基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用及其器件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用及其器件的制备方法，属于钙钛矿太阳能电池技术领域。本发明采用三种不同尺寸的离子液体分子修饰埋底界面，通过调节离子液体中有机阳离子的尺寸来调控空间位阻效应，调控离子液体中阴离子与阳离子之间的离子键强度，从而调控阴离子与功能层之间的化学作用强度，进而调控界面缺陷钝化效果，最终调控钙钛矿太阳能电池的光伏性能，从理论与实验上揭示了依赖于阳离子诱导的空间位阻的埋底界面阴离子缺陷钝化机制，实现高效、稳定钙钛矿太阳能电池的可控制备。

Description

基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用及其器件的制备方法
技术领域
本发明属于化学材料制备技术领域，涉及基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用及其器件的制备方法。
背景技术
钙钛矿太阳能电池(PSC)因其具有成本低、效率高、可溶液加工等优势而成为最具商业化应用潜力的新型太阳能电池之一，是当前发展最快速的光伏技术，其效率可以和单晶硅太阳能电池的效率相媲美。到目前为止，经美国可再生能源国家实验室(NREL)认证，单结有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的最高效率已达到25.7％。然而，埋底界面缺陷及界面能级匹配不理想导致的载流子非辐射复合损失阻碍了钙钛矿太阳能电池效率和稳定性的进一步提高。
目前，高效钙钛矿太阳能电池通常采用多晶钙钛矿薄膜作为光活性层。然而，多晶钙钛矿薄膜在结晶和生长过程中不可避免地会产生大量的缺陷。研究发现钙钛矿薄膜晶界及界面的缺陷密度比晶粒内部的缺陷密度高一到两个数量级。而且，晶界及界面缺陷大多属于深能级缺陷，会造成严重的载流子非辐射复合损失。在正置钙钛矿太阳能电池中，由于钙钛矿前驱液中极性溶剂分子(如二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺)会破坏一般的界面材料，相比于钙钛矿层/空穴传输层界面，要实现钙钛矿层/电子传输层界面缺陷的钝化更具挑战性。此外，由于常用的金属氧化物电子传输材料与高效钙钛矿组分之间存在较大的界面能垒，不利于载流子的高效提取和传输，导致界面电荷积累和界面载流子非辐射复合损失，降低电池的光伏性能。因此，有必要开发有效的界面分子来钝化埋底界面缺陷和改善能带排列，以进一步提高钙钛矿太阳能电池的光伏性能。
离子液体是一种完全由阴、阳离子所组成的特殊有机盐，具有高导电性、高热稳定性、难挥发、分子结构可调等优点，在提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性方面取得了一定的研究进展。但是，目前关于离子液体中阴、阳离子对埋底界面的钝化机制仍缺乏理解，尤其是离子液体中阴、阳离子之间的相互作用强度对缺陷钝化和能带调控的影响机制尚未有研究报道。因此，为了充分发挥离子液体在钙钛矿太阳能电池中的应用潜力，迫切需要通过调控离子液体中阴、阳离子之间的相互作用强度来调控阴离子与电子传输层和钙钛矿层之间的化学作用强度，从而调控界面缺陷钝化效果及其最终的器件性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用；本发明的目的之二在于提供一种正置钙钛矿太阳能电池；本发明的目的之三在于提供上述钙钛矿太阳能电池的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1.基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用，所述应用具体为将离子液体分子用于电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层；
所述离子液体分子的结构式为：
Figure BDA0003732593340000021
其中，R1为
Figure BDA0003732593340000022
-CH2CH2CH2CH3或-CH3。
2.一种正置钙钛矿太阳能电池，所述太阳能电池中含有上述离子液体分子修饰电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层。
优选的，所述钙钛矿太阳能电池从下往上依次由导电基底层、电子传输层、埋底界面修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属背电极层叠组成。
优选的，所述导电基底层为ITO或FTO中的任意一种；
所述电子传输层的材料为SnO2、TiO2、ZnO、BaSnO3或CeO2中的任意一种或几种；
所述钙钛矿吸光层的材料的通式为ABX3，其中A为CH3NH3 +、CH(NH2)2 +、Cs+或Rb+中的任意一种或几种，B为Pb2+、Sn2+或Ge2+中的任意一种或几种，X为Cl-、Br-或I-中的任意一种或几种；
所述空穴传输层的材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、硫氰酸亚铜、碘化亚铜或氧化镍中的任意一种或几种；
所述金属背电极为Au、Ag或低温碳电极中的任意一种。
3.上述钙钛矿太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将电子传输层溶液旋涂于经预处理的导电基底上，退火后进行紫外臭氧照射处理或Plasma等离子处理形成电子传输层；
(2)将离子液体分子溶液旋涂于步骤(1)中制备的电子传输层上，经退火处理后制备得到埋底界面修饰层；
(3)将钙钛矿前驱体溶液旋涂于步骤(2)中制备的埋底界面修饰层上，滴加反溶剂后退火处理，制备得到钙钛矿吸光层；
(4)将空穴传输层溶液旋涂于步骤(3)中制备的钙钛矿吸光层上，形成空穴传输层；
(5)在步骤(4)中空穴传输层上蒸镀形成金属背电极，即可。
优选的，步骤(1)中，将由电子传输层的材料配制的质量分数为2-10％的溶液滴加到经预处理的导电基底上，以2000-6000rpm的转速旋涂20-60s，然后在100-200℃下退火10-60min后进行紫外臭氧照射处理10-40min即可形成电子传输层。
优选的，步骤(2)中，将浓度为0.01-5.0mg/mL的离子液体分子溶液滴加到步骤(1)中形成的电子传输层上，以3000-6000rpm的转速旋涂30-60s，在80～150℃下退火5～30min，制得埋底界面修饰层；
所述离子液体分子溶液中溶剂为苯甲醚、二氯甲烷、氯仿、氯苯、二氯苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚、或异丙醇中的任意一种或几种。
优选的，步骤(3)中，将由钙钛矿吸光层的材料配制的、浓度为0.6-1.7mol/L的钙钛矿前驱体溶液滴加到步骤(2)中形成的埋底界面修饰层上，以2000-6000rpm的转速旋涂20-60s，在第5-25s内滴加80-150μL反溶剂后在100-150℃下退火10-60min，制得钙钛矿吸光层；
所述反溶剂为氯苯、二氯甲烷、二氯苯、甲苯、乙酸乙酯、氯仿或乙醚中的任意一种或几种。
优选的，步骤(4)中，将由空穴传输层的材料配制的、浓度为60-80mg/mL的空穴传输层溶液滴加到步骤(3)中形成的钙钛矿吸光层上，以3000-5000rpm的转速旋涂30-60s，制得空穴传输层。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提供了基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用，主要是将离子液体分子用于电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层，由于离子液体分子中取代基的不同，导致其有机阳离子的尺寸不同，从而影响了离子液体分子中阴离子与阳离子之间的离子键强度，进而影响阴离子与功能层(电子传输层与钙钛矿吸光层)之间的化学作用强度来调控界面缺陷钝化效果，最终调控钙钛矿太阳能电池的光伏性能，从理论与实验上揭示了依赖于阳离子诱导的空间位阻的埋底界面阴离子缺陷钝化机制，同时提升钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性，实现高效稳定钙钛矿太阳能电池可控制备。
2、本发明还公开了一种含有上述离子液体分子修饰电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层的正置钙钛矿太阳能电池，该正置钙钛矿太阳能电池具有22.96-23.61％的功率转换效率，且J-V迟滞微不足道，未封装的正置钙钛矿太阳能电池在20～40％的相对湿度条件下老化1150h后保持初始效率的94.4-96.8％，在模拟1个太阳光照老化1150h后保持初始效率的49.1-57.5％。另外该正置钙钛矿太阳能电池本的制备方法工艺简单、重复性好，在推动钙钛矿太阳能电池的产业化进程方面具有十分重要的意义。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为实施例1-3中离子液体分子A、B和C与SnO2电子传输层和FAPbI3钙钛矿吸光层之间化学作用的理论计算；
图2为不同钙钛矿太阳能(实施例1、实施例2、实施例3和对比实施例)电池中电子传输层(a)和钙钛矿吸光层(b)的XPS光谱图；
图3为实施例1中离子液体分子A分别与SnO2(a)和PbI2(b)作用后的19F核磁谱图；
图4为对比实施例和实施例1中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
图5为对比实施例和实施例1中未封装钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性测试结果图；
图6为对比实施例和实施例1中制备的未封装钙钛矿太阳能电池的光照稳定性测试结果；
图7为实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图；
图8为对比实施例和实施例2中未封装钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性测试结果；
图9为对比实施例和实施例2中未封装钙钛矿太阳能电池的光照稳定性测试结果；
图10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11为对比实施例和实施例3中未封装钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性测试结果；
图12为对比实施例和实施例3中未封装钙钛矿太阳能电池的光照稳定性测试结果。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
制备以离子液体分子A(结构为：
Figure BDA0003732593340000051
)为埋底界面修饰层材料的正置钙钛矿太阳能电池，具体制备方法如下：
(1)将ITO导电基底依次经洗涤剂、去离子水、丙酮、无水乙醇超声清洗后以氮气吹干，采用紫外臭氧处理15min，冷却备用得到经预处理的导电基底；
(2)向250μL质量分数为15％的SnO2纳米颗粒分散液中加入750μL去离子水，经0.22μm的PVDF过滤后，取40μL滴加到步骤(1)经预处理的导电基底上，以3000rpm的转速旋涂30s，然后在150℃下退火30min，随后进行紫外臭氧照射处理15min，制备得到电子传输层；
(3)将0.5mg离子液体分子A溶于1mL苯甲醚中制得离子液体分子溶液，取30μL滴加到步骤(2)中的电子传输层上，以5000rpm的转速旋涂33s，于100℃下退火10min，制得埋底界面修饰层；
(4)将FAI(248.16mg)、CsI(19.73mg)、RbI(6.58mg)、PbI2(682.73mg)、PbBr2(8.53mg)、PbCl2(12.74mg)和MACl(35mg)溶解在由DMF与DMSO形成的混合溶剂(DMF与DMSO的体积比为4:1)中，震荡10min制得浓度为1.55mol/L的钙钛矿前驱体溶液，经0.22μm PTFE过滤后，取40μL滴加到步骤(3)中埋底界面修饰层上，以4000rpm的转速旋涂30s，在旋涂结束前第15～16s滴加80μL反溶剂氯苯，随后在130℃下退火30min，制得钙钛矿吸光层；
(5)将72.3mg的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)溶解在l mL的氯苯中，并加入29μL的磷酸三丁酯(TBP)和18μL的双三氟甲磺酰亚胺锂(Li-TFSI)溶液(浓度为520mg/mL，溶剂为无水乙腈)，混匀后取30μL滴加到步骤(4)中的钙钛矿吸光层上，以3000rpm的转速旋涂30s，制得空穴传输层；
(6)在高真空(10-4Pa)下，通过热蒸发在步骤(5)中空穴传输层上蒸镀厚度为80nm的Au电极，即可得到一种含有离子液体分子修饰电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层的正置钙钛矿太阳能电池。
实施例2
制备以离子液体分子B(结构为：
Figure BDA0003732593340000061
)为埋底界面修饰层材料的正置钙钛矿太阳能电池，具体制备方法如下：
与实施例1的区别在于，步骤(3)中，将有离子液体分子A替换为离子液体分子B制备得到一种含有离子液体分子修饰电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层的正置钙钛矿太阳能电池。
实施例3
制备以离子液体分子C(结构为：
Figure BDA0003732593340000062
)为埋底界面修饰层材料的正置钙钛矿太阳能电池，具体制备方法如下：
与实施例1的区别在于，步骤(3)中，将有离子液体分子A替换为离子液体分子C制备得到一种含有离子液体分子修饰电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层的正置钙钛矿太阳能电池。
对比实施例
制备正置钙钛矿太阳能电池，具体方法如下所示：
(1)将ITO导电基底依次经洗涤剂、去离子水、丙酮、无水乙醇超声清洗后以氮气吹干，然后采用紫外臭氧处理15min，冷却备用得到经预处理的导电基底；
(2)向250μL质量分数为15％的SnO2纳米颗粒分散液中加入750μL去离子水，经0.22μm的PVDF过滤后，取40μL滴加到步骤(1)经预处理的导电基底上，以3000rpm的转速旋涂30s，然后在150℃下退火30min，随后进行紫外臭氧照射处理15min，制备得到电子传输层；
(3)将FAI(248.16mg)、CsI(19.73mg)、RbI(6.58mg)、PbI2(682.73mg)、PbBr2(8.53mg)、PbCl2(12.74mg)和MACl(35mg)溶解在由DMF与DMSO形成的混合溶剂(DMF与DMSO的体积比为4:1)中，震荡10min制得浓度为1.55mol/L的钙钛矿前驱体溶液，经0.22μm PTFE过滤后，取40μL滴加到步骤(2)中电子传输层上，以4000rpm的转速旋涂30s，在旋涂结束前第15～16s滴加80μL反溶剂氯苯，随后在130℃下退火30min，制得钙钛矿吸光层；
(4)将72.3mg的2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(Spiro-OMeTAD)溶解在l mL的氯苯中，并加入29μL的磷酸三丁酯(TBP)和18μL的双三氟甲磺酰亚胺锂(Li-TFSI)溶液(浓度为520mg/mL，溶剂为无水乙腈)，混匀后取30μL滴加到步骤(4)中的钙钛矿吸光层上，以3000rpm的转速旋涂30s，制得空穴传输层；
(5)在高真空(10-4Pa)下，通过热蒸发在步骤(5)中空穴传输层上蒸镀厚度为80nm的Au电极，即可得到一种正置钙钛矿太阳能电池。
图1和表1为实施例1-3中离子液体分子A、B和C与SnO2电子传输层和FAPbI3钙钛矿吸光层之间化学作用的理论计算结果。从中可以看出，取代基的不同导致阳离子大小不同，阳离子的尺寸越大了，由于空间位阻效应，使得离子液体分子中阴离子与阳离子之间的离子键强度就越小，导致阴离子更容易与钙钛矿层结合，故产生的结合能就越大。
表1不同离子液体分子中阴离子与阳离子之间的离子键强度(Es)、阴离子与钙钛矿层之间的结合能(Eb)
Figure BDA0003732593340000071
图2为不同钙钛矿太阳能(实施例1、实施例2、实施例3和对比实施例)电池中电子传输层(a)和钙钛矿吸光层(b)的XPS光谱图。从图2的对比结果可以看出，对比实施例中钙钛矿电池中的电子传输层和钙钛矿吸光层经过离子液体分子修饰形成埋底界面修饰层后，电子传输层中的Sn 3d元素的出峰位置和钙钛矿中的Pb 4f元素的出峰位置都发生了偏移，其中离子液体分子A作为埋底界面修饰层形成的钙钛矿电池(实施例1)的偏移最大，液体分子B作为埋底界面修饰层形成的钙钛矿电池(实施例2)次之，而液体分子C作为埋底界面修饰层形成的钙钛矿电池(实施例3)的偏移最小，即是说离子液体分子钟阳离子的空间位阻越大，则阳离子与阴离子的结合能力越弱，因此阴离子能够更好地与电子传输层和钙钛矿层发生化学桥接，产生的偏移就越大。
图3为实施例1中离子液体分子A分别与SnO2(a)和PbI2(b)作用后的19F核磁谱图。从图3可以看出，经过离子液体分子A分别与SnO2和PbI2混合作用之后，离子液体分子A中阴离子的F元素的出峰位置都发生了偏移，说明液体分子A中的阴离子均能够与电子传输层中的SnO2和钙钛矿层吸光层中的PbI2发生化学作用。
图4为对比实施例和实施例1中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图，表2为根据对比实施例和实施例1中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图获得的两种电池的各项光伏参数。由图4和表2可以看出，相比于对比实施例，实施例1中含有修饰形成埋底界面修饰层的钙钛矿太阳能电池的短路电流密度、开路电压和填充因子呈现明显的提升，且功率转换效率从对比实施例的21.54％提高到23.61％。
表2对比实施例和实施例1中钙钛矿太阳能电池的各项光伏参数
Figure BDA0003732593340000081
图5为对比实施例和实施例1中制备的未封装钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性测试结果图。由图5可知，实施例1中未封装钙钛矿太阳能电池在20～40％的相对湿度条件下老化1150小时后的稳定性保持初始效率从对比实施例中的91.8％提高到96.8％。
图6为对比实施例和实施例1中制备的未封装钙钛矿太阳能电池的光照稳定性测试结果图。由图6可知，实施例1中未封装钙钛矿太阳能电池在模拟1个太阳光光照老化1150h后的稳定性保持初始效率从对比实施例中的30.7％提高到57.5％。
图7为实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图，根据该电流密度-电压曲线图获得电池的各项光伏参数，结果见表3。由图7和表3可知，相比于对比实施例，实施例2中制备的钙钛矿太阳能电池的开路电压得到提升，且功率转换效率从对比实施例的21.54％提高到23.18％。
表3实施例2中钙钛矿太阳能电池的各项光伏参数
Figure BDA0003732593340000082
Figure BDA0003732593340000091
图8为对比实施例和实施例2中未封装钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性测试结果图。由图8可知，实施例1中未封装钙钛矿太阳能电池在20～40％的相对湿度条件下老化1150小时后的稳定性保持初始效率从对比实施例中的91.8％提高到96.7％。
图9为对比实施例和实施例2中未封装钙钛矿太阳能电池的光照稳定性测试结果图。由图9可知，实施例1中未封装钙钛矿太阳能电池在模拟1个太阳光光照老化1150h后的稳定性保持初始效率从对比实施例中的30.7％提高到53.9％。
图10为实施例3中钙钛矿太阳能电池的电流密度-电压曲线图，并根据该电流密度-电压曲线图获得电池的各项光伏参数，结果见表4。由图10和表4可知，相比于对比实施例，实施例3中钙钛矿太阳能电池的开路电压和填充因子得到提升，且功率转换效率从对比实施例的21.54％提高到22.96％。
表4实施例3中钙钛矿太阳能电池的各项光伏参数
Figure BDA0003732593340000092
图11为对比实施例和实施例3中未封装钙钛矿太阳能电池的湿度稳定性测试结果图。由图11可知，实施例1中未封装钙钛矿太阳能电池在20～40％的相对湿度条件下老化1150小时后的稳定性保持初始效率从对比实施例中的91.8％提高到94.4％。
图12为对比实施例和实施例3中未封装钙钛矿太阳能电池的光照稳定性测试结果图。由图12可知，实施例1中未封装钙钛矿太阳能电池在模拟1个太阳光光照老化1150h后保的稳定性保持初始效率从对比实施例中的30.7％提高到49.1％。
同样的，将离子液体分子中的R1取代基替换成-CH2CH2CH2CH3，其如实施例1-3中用于修饰钙钛矿太阳能电池，其性能依然与如实施例1-3中制备的钙钛矿太阳能电池相似，提升钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性。
其中在液体离子分子(
Figure BDA0003732593340000093
其中R1为
Figure BDA0003732593340000094
-CH2CH2CH2CH3或-CH)的结构式中，有机阳离子中的R1基团的不同，形成的离子液体分子都具有类似液体离子分子A、B和C的相关性能和应用效果。另外在将上述制备的离子液体分子在制备太阳能电池的过程中，旋涂过程中转速可以在2500～6500rpm之间、旋涂时间在25～50s之间；退火流程具体为在80～150℃下退火5～30min；采用的反溶剂为氯苯、二氯甲烷、二氯苯、甲苯、乙酸乙酯、氯仿或乙醚中的一种或多种；离子液体分子溶液的浓度为0.01～5.0mg/mL，采用的溶剂为苯甲醚、二氯甲烷、氯仿、氯苯、二氯苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚、或异丙醇中的一种或多种，上述参数的变化基本上对制得的太阳能电池的性能影响不大。
综上所述，本发明提供了基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用，主要是将离子液体分子用于电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层，由于离子液体分子中取代基的不同，导致其有机阳离子的尺寸不同，从而影响了离子液体分子中阴离子与阳离子之间的离子键强度，进而影响阴离子与功能层(电子传输层与钙钛矿吸光层)之间的化学作用强度来调控界面缺陷钝化效果，最终调控钙钛矿太阳能电池的光伏性能，从理论与实验上揭示了依赖于阳离子诱导的空间位阻的埋底界面阴离子缺陷钝化机制，同时提升钙钛矿太阳能电池的功率转换效率和稳定性，实现高效稳定钙钛矿太阳能电池可控制备。另外本发明还公开了一种含有上述离子液体分子修饰电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层的正置钙钛矿太阳能电池，该正置钙钛矿太阳能电池具有22.96-23.61％的功率转换效率，且J-V迟滞微不足道，未封装的正置钙钛矿太阳能电池在20～40％的相对湿度条件下老化1150h后保持初始效率的94.4-96.8％，在模拟1个太阳光照老化1150h后保持初始效率的49.1-57.5％。另外该正置钙钛矿太阳能电池本的制备方法工艺简单、重复性好，在推动钙钛矿太阳能电池的产业化进程方面具有十分重要的意义。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.基于空间位阻效应的离子液体分子在钙钛矿太阳能电池中的应用，其特征在于，所述应用具体为将离子液体分子用于电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层；
所述离子液体分子的结构式为：
Figure FDA0004067752550000011
2.一种正置钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池中含有权利要求1所述离子液体分子修饰电子传输层与钙钛矿吸光层之间的界面形成埋底界面修饰层。
3.根据权利要求2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从下往上依次由导电基底层、电子传输层、埋底界面修饰层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属背电极层叠组成。
4.根据权利要求2所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电基底层为ITO或FTO中的任意一种；
所述电子传输层的材料为SnO2、TiO2、ZnO、BaSnO3或CeO2中的任意一种或几种；
所述钙钛矿吸光层的材料的通式为ABX3，其中A为CH3NH3 +、CH(NH2)2 +、Cs+或Rb+中的任意一种或几种，B为Pb2+、Sn2+或Ge2+中的任意一种或几种，X为Cl-、Br-或I-中的任意一种或几种；
所述空穴传输层的材料为2,2',7,7'-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)、硫氰酸亚铜、碘化亚铜或氧化镍中的任意一种或几种；
所述金属背电极为Au、Ag或低温碳电极中的任意一种。
5.权利要求2-4任一项所述钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将电子传输层溶液旋涂于经预处理的导电基底上，退火后进行紫外臭氧照射处理或Plasma等离子处理形成电子传输层；
(2)将离子液体分子溶液旋涂于步骤(1)中制备的电子传输层上，经退火处理后制备得到埋底界面修饰层；
(3)将钙钛矿前驱体溶液旋涂于步骤(2)中制备的埋底界面修饰层上，滴加反溶剂后退火处理，制备得到钙钛矿吸光层；
(4)将空穴传输层溶液旋涂于步骤(3)中制备的钙钛矿吸光层上，形成空穴传输层；
(5)在步骤(4)中空穴传输层上蒸镀形成金属背电极，即可。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，将由电子传输层的材料配制的质量分数为2-10％的溶液滴加到经预处理的导电基底上，以2000-6000rpm的转速旋涂20-60s，然后在100-200℃下退火10-60min后进行紫外臭氧照射处理10-40min即可形成电子传输层。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将浓度为0.01-5.0mg/mL的离子液体分子溶液滴加到步骤(1)中形成的电子传输层上，以3000-6000rpm的转速旋涂30-60s，在80～150℃下退火5～30min，制得埋底界面修饰层；
所述离子液体分子溶液中溶剂为苯甲醚、二氯甲烷、氯仿、氯苯、二氯苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚、或异丙醇中的任意一种或几种。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，将由钙钛矿吸光层的材料配制的、浓度为0.6-1.7mol/L的钙钛矿前驱体溶液滴加到步骤(2)中形成的埋底界面修饰层上，以2000-6000rpm的转速旋涂20-60s，在第5-25s内滴加80-150μL反溶剂后在100-150℃下退火10-60min，制得钙钛矿吸光层；
所述反溶剂为氯苯、二氯甲烷、二氯苯、甲苯、乙酸乙酯、氯仿或乙醚中的任意一种或几种。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，将由空穴传输层的材料配制的、浓度为60-80mg/mL的空穴传输层溶液滴加到步骤(3)中形成的钙钛矿吸光层上，以3000-5000rpm的转速旋涂30-60s，制得空穴传输层。
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