[发明专利]一种离子液体辅助微波原位低温制备钙钛矿太阳电池电子传输层的方法

说明书

本发明涉及一种离子液体辅助微波原位低温制备钙钛矿太阳电池电子传输层的方法,其特征在于电子传输层通过离子液体辅助微波法在导电基底上进行原位低温合成。该原位方法简单、可操作性强、反应温度低、反应时间短、成本低，绿色环保，同时具有不需高温退火，仅在80℃下干燥即可直接使用等特点，可获得高纯度、尺寸均匀、高性能的二氧化钛电子传输层材料。有效降低了生产工艺损耗、缩短了生产周期并降低了成本，具有更高的光电转换效率，尤其适用于柔性电池的制备。

技术领域

本发明涉及光伏领域，特别涉及一种离子液体辅助微波原位制备电子传输层的方法及钙钛矿太阳电池。

背景技术

开发可再生绿色能源是解决当前能源危机及环境污染的有效方式。太阳能是一种重要的洁净和可再生能源，太阳电池是利用太阳能的重要手段之一。提高太阳电池的光电转换效率降低成本是光伏领域的核心课题。钙钛矿太阳电池作为一种新型太阳电池，自2009年钙钛矿材料首次被用于太阳电池中，在短短几年间内其效率从2009年的3.8％飞跃至2015年的21.0％，目前已超过23％，效率已达到商业化的水平。钙钛矿太阳电池被认为是最具有产业化实力的新型太阳电池，具有广阔的应用前景和强有力的市场竞争力。钙钛矿太阳电池作为一种新型全固态光伏器件，具有光电转换效率高、工艺简单、成本低廉、原材料丰富、易于大规模生产等诸多优点，迅速成为当前国际前沿热点研究领域。

钙钛矿太阳电池基本结构通常由导电基底、电子传输层、(多孔层)、钙钛矿光吸收层、空穴传输层(spiro-MeOTAD)及金属电极(通常为Au)组成。其中电子传输层是钙钛矿太阳电池的重要组成部分，其性能直接影响钙钛矿太阳电池的光电转换效率。当前的电子传输材料通常为二氧化钛、氧化锌、二氧化锡等。上述材料在制备电子传输层的过程中，反应温度较高且需要高温退火，退火温度一般都高于200℃，增大了工艺损耗及电池的成本，不利于大规模工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的不足，提供一种方法简单、可操作性强、低温制备且不需高温退火的钙钛矿太阳电池电子传输层的制备方法。所述原位方法具有反应温度低、反应时间短、不需高温退火、成本低等特点，可获得高纯度、尺寸均匀、光学性能良好的电子传输层材料。

本发明提出的解决方案是：一种离子液体辅助微波原位低温制备钙钛矿太阳电池电子传输层的方法,其特征在于电子传输层通过离子液体辅助微波法在导电基底上进行原位低温合成，包括如下步骤：

(5)将氯化钛/钛酸四丁酯/氟化钛的水溶液/醇溶液及功能化离子液体混合均匀；

(6)将干净的导电基底置于反应液中；

(7)反应液在50℃-70℃下微波加热反应；

(8)自然冷却后导电基底分别用水、乙醇冲洗后80℃干燥后获得在导电基底上原位生长的电子传输层。

本发明所述微波加热反应时间为0-30min。

本发明采用离子液体辅助微波法，在50℃-70℃的低温条件下原位合成了钙钛矿太阳电池电子传输层,反应后直接用水、乙醇冲洗后80℃干燥后即可直接获得在导电基底上原位生长的电子传输层。该原位方法简单、可操作性强、反应温度低、反应时间短、成本低，同时具有不需高温退火，仅在80℃下干燥即可直接使用等特点，可获得高纯度、尺寸均匀、光学性能良好的电子传输层材料。