[发明专利]离子液体界面修饰CsPbBr3

说明书

本发明提供了基于离子液体界面修饰CsPbBr₃无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，具体是先在FTO上旋涂电子传输层，然后旋涂溴化铅溶液，再重复多次旋涂溴化铯溶液，制得均匀致密无孔洞、高结晶性的无机钙钛矿薄膜，随后在其表面旋涂咪唑卤素盐离子液体溶液，最后刮涂碳浆料背电极，组装成基于离子液体修饰的CsPbBr₃无机钙钛矿太阳能电池。本发明中通过离子液体修饰钙钛矿薄膜表面，钝化钙钛矿层表面缺陷并提高其疏水性，抑制钙钛矿层与碳电极界面处的电荷复合，同时调节能带结构，减少界面能量损失，促进空穴提取，提升了电池的光电转换效率和潮湿容忍性，具有制备工艺简单易操作、无空穴传输层、低成本、优化空间大等优点。

技术领域

本发明属于新材料技术以及新能源技术领域，具体涉及基于离子液体界面修饰CsPbBr₃无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用。

背景技术

自2009年钙钛矿太阳能电池诞生以来，科研工作者通过不断开发新的钙钛矿材料，优化电池器件结构，改进电池制备工艺，电池效率以惊人的速度从最初的 3.8%提升到25.2%，几乎可以与已经投入商业化应用的硅太阳能电池相媲美。但有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池在高温、光照、潮湿条件下容易分解，为此，具有优异的环境稳定性的CsPbBr₃全无机钙钛矿太阳能电池起广泛关注。

然而，CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池由于钙钛矿薄膜中以及钙钛矿薄膜与背电极之间的界面处存在大量的缺陷（主要为游离的铅离子和卤素离子）。这些缺陷会引发严重的非辐射复合，极大缩短载流子寿命，导致电池光电转换效率较低，这成为限制CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池光伏性能进一步提升的重要因素。因此， 如何解决上述问题以及发展低成本高效率的无机 CsPbBr₃钙钛矿太阳能电池是本领域急需解决的关键科学问题。

发明内容

本发明的目的在于提供基于离子液体界面修饰 CsPbBr₃无机钙钛矿太阳能电池及其制备方法和应用，本发明可以获得成本低廉、稳定性好、光电转换效率高的无机钙钛矿太阳能电池，使其可以推进钙钛矿太阳能电池的实用化，加速钙钛矿太阳能电池的产业化进程，具有重要的实用价值和经济价值。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供基于离子液体界面修饰 CsPbBr₃无机钙钛矿太阳能电池的制备方法，它包括以下步骤：

（1）、配制不同溶液备用，具体包括以下溶液：0.1~1 mol/L 的钛酸异丙酯的乙醇溶液；0.05~0.1 g/mL 的二氧化钛浆料；0.01~0.05 mol/L 的四氯化钛的水溶液；1~2 mol/L溴化铅的DMF溶液；0.05~0.1 mol/L 的溴化铯的甲醇溶液；1~20 mg/mL 的咪唑卤素盐的异丙醇溶液；

（2）、在用盐酸和锌粉刻蚀过的FTO导电玻璃基体上旋涂所述钛酸异丙酯的乙醇溶液，之后高温煅烧，制备二氧化钛致密层薄膜；

（3）、在步骤（2）中制得的二氧化钛致密层表面旋涂所述二氧化钛浆料，并高温煅烧制备介孔二氧化钛层薄膜；

（4）、在60～80摄氏度条件下，将步骤（3）制得的介孔二氧化钛层薄膜浸泡在所述四氯化钛溶液中，并高温煅烧制备氯离子修饰的介孔二氧化钛薄膜；

（5）、在步骤（4）制得的二氧化钛电子传输层表面旋涂所述溴化铅的DMF溶液，加热；

（6）、在步骤（5）中制备的溴化铅薄膜表面重复多次旋涂所述溴化铯的甲醇溶液，加热，制备得到致密、大晶粒的 CsPbBr₃钙钛矿薄膜；

（7）、在步骤（6）制备的CsPbBr₃钙钛矿薄膜表面旋涂所述的咪唑卤素盐的异丙醇溶液，制得由离子液体修饰的钙钛矿薄膜；