[发明专利]一种基于离子液体调控的高效钙钛矿材料及太阳电池

说明书

本发明涉及一种基于离子液体调控的高效钙钛矿材料及太阳电池，其特征在于用两步法通过离子液体调控钙钛矿材料的生长过程从而改善其光电性能。通过控制离子液体的结构、官能团、阴阳离子、亲疏水等因素可有效调控钙钛矿材料的晶体生长过程、控制晶型、尺寸、形貌等从而获得高效的钙钛矿材料及钙钛矿太阳电池。所述调控方法具有方法简单、条件温和、成本低、绿色环保、适于大规模生产等特点，可获得尺寸均匀、高纯度、覆盖率高、光学性能良好的钙钛矿材料，显著改善现有工艺中钙钛矿薄膜覆盖率、连续度、粗糙度、晶型等，大幅提高钙钛矿太阳电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及光伏领域，特别涉及一种基于离子液体调控的高效钙钛矿材料及太阳电池。

背景技术

太阳电池的光电转换效率和成本是决定其商业化应用的关键因素。钙钛矿太阳电池作为当前极具产业化实力的新型太阳电池，其光电转化效率提升飞速，从2009年的3.8％飞跃至当前的23％，效率已达到商业化的水平。由于其具有光电转换效率高、工艺简单、成本低、易于大规模生产等诸多优点，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。其中钙钛矿层直接吸收太阳光，其材料性能直接影响钙钛矿太阳电池的光电转换效率。获得高质量的钙钛矿材料是获得高效钙钛矿太阳电池的关键。钙钛矿材料晶体的生长受多种因素影响，反应原料、反应体系、反应温度、溶剂、添加剂等均直接影响其晶体生长过程，导致其结构、晶型、形貌、尺寸的不同从而影响器件最终的光电转换效率。钙钛矿材料的覆盖率低、连续度低、粗糙度高、晶型差等是造成其器件光电转换效率低的主要影响因素。通过在反应体系中添加添加剂，可有效调控钙钛矿的晶体生长过程，获得高质量的钙钛矿晶体。

离子液体作为一种绿色溶剂，具有低熔点、高导电性、低蒸气压、宽电化学窗口、强溶解性、高稳定性、强调适性等独特优点，目前已被广泛应用于电化学、催化、有机、吸收、分离、萃取、润滑、生物质、能源等诸多领域。通过离子液体的结构、官能团、阴阳离子、亲疏水等可有效调控钙钛矿材料的晶体生长过程、控制晶型、尺寸、形貌等从而获得高效的钙钛矿材料及钙钛矿太阳电池。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法简单的基于离子液体调控的高效钙钛矿材料及太阳电池，通过离子液体调控两步法钙钛矿材料的晶体生长过程从而改善其光电性能。所述调控方法具有方法简单、条件温和、成本低、绿色环保、适于大规模生产等特点，可获得尺寸均匀、高纯度、覆盖率高、光学性能良好的钙钛矿材料。

本发明提出的解决方案是：一种基于离子液体调控的高效钙钛矿材料,其特征在于用两步法通过离子液体调控钙钛矿材料的生长过程从而改善其光电性能，包括如下步骤：

(6)将铅原料按一定比例溶于溶剂中，添加适量离子液体，混合均匀；

(7)40-80℃加热搅拌至全溶，过滤；

(8)滤液保持在40-80℃在导电基底上旋涂,随后静置5-20min；

(9)在上述样品上滴加足量卤化胺盐，静置20-60s，室温旋涂；

(10)80-130℃加热10-40min后获得离子液体调控的钙钛矿材料。

本发明所述铅原料为氯化铅、溴化铅、碘化铅、醋酸铅中的一种或多种。

本发明所述铅原料浓度为0.5M-2.0M。

本发明所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF、二甲亚砜DMSO中的一种或两种。