[发明专利]一种钙钛矿前驱溶液及其制备方法和钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明提供了一种包括基于二甲胺阳离子的离子液体的钙钛矿前驱溶液及其制备方法、以及钙钛矿太阳能电池。该钙钛矿前驱溶液包括：作为溶剂的离子液体，离子液体的阳离子为二甲胺阳离子；以及均匀分散于溶剂中的二价铅盐和/或二价锡盐以及一价阳离子盐。该钙钛矿太阳能电池包括利用前述钙钛矿前驱溶液制备而成的钙钛矿吸光层。该前驱溶液可简单、快速地制备，适用于多种薄膜制备方法获得钙钛矿薄膜，且在薄膜制备过程中不受环境影响，还适用于不同种类和大面积钙钛矿薄膜的制备，可满足多场景制备均匀、厚度可控的钙钛矿薄膜。采用该钙钛矿前驱溶液制备钙钛矿吸光层的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率和稳定性明显提升。

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，特别是一种包括基于二甲胺阳离子的离子液体的钙钛矿前驱溶液及其制备方法、以及钙钛矿太阳能电池。

背景技术

钙钛矿太阳能电池(Perovskite Solar Cells，简称PSCs)是一类新型薄膜太阳能电池，其目前电池效率已经超过25％，接近现有的商品化太阳能电池(如晶硅、铜铟镓硒、碲化镉太阳能电池等)，并且钙钛矿太阳能电池的稳定性也在逐步提升。如何实现钙钛矿太阳能电池的实际应用已经摆在广大科技工作者面前。对于PSCs电池，合适的前驱溶液是实现高质量钙钛矿吸光层的关键，也决定能否实现钙钛矿薄膜的大面积制备。

一般来讲，钙钛矿薄膜可以采用旋涂法或涂布法制备。小面积电池一般采用旋涂法，而大面积电池则采用涂布法。不同的薄膜制备方法对钙钛矿前驱溶液也有不同的要求，其中溶剂的影响不容忽视。目前使用最广泛的溶剂是DMF(N,N’-Dimethylformamide，N,N’-二甲基甲酰胺)/DMSO(Dimethylsulfoxide，二甲亚砜)混合溶剂。但是，DMF/DMSO溶剂在使用过程中仍然有一定毒性，特别是采用涂布法制备大面积薄膜时成膜性较差。因此，开发性能更优异、更环保的溶剂及钙钛矿前驱溶液成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的包括基于二甲胺阳离子的离子液体的钙钛矿前驱溶液及其制备方法、以及钙钛矿太阳能电池。

本发明的一个目的在于提供一种更环保、性能更优异、满足多场景制备的包括基于二甲胺阳离子的离子液体的钙钛矿前驱溶液。

本发明的另一个目的在于提供一种采用前述钙钛矿前驱溶液制备吸光层的高转换效率、高稳定性的钙钛矿太阳能电池。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种包括基于二甲胺阳离子的离子液体的钙钛矿前驱溶液，包括：

作为溶剂的离子液体，所述离子液体的阳离子为二甲胺阳离子；以及

均匀分散于所述溶剂中的二价铅盐和/或二价锡盐以及一价阳离子盐。

可选地，所述离子液体的阴离子包括甲酸根离子、乙酸根离子、三氟乙酸根离子、苯甲酸根离子、三氟甲磺酸根离子、六氟磷酸根离子、碘离子和溴离子中的一种或多种。

可选地，所述钙钛矿的化学通式为ABX₃，其中

A为一价阳离子，包括CH₃NH₃⁺、NH₂CH＝NH₂⁺和Cs⁺中的一种或多种；

B为Pb²⁺和/或Sn²⁺；

X包括卤素离子和拟卤素离子中的一种或多种，所述卤素离子包括碘离子、溴离子和氯离子，所述拟卤素离子包括氰酸根离子和硫氰酸根离子。

可选地，所述二价铅盐包括碘化铅、乙酸铅、硫氰酸铅、溴化铅、氯化铅和二甲基胺碘化铅中的一种或多种；