[发明专利]一种基于离子液体添加剂的碳基全印刷钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于离子液体添加剂的碳基全印刷钙钛矿太阳能电池及其制备方法，通过在钙钛矿材料中加入优化设计的离子液体作为添加剂，同时精确调控离子液体的添加量得到新型的钙钛矿前驱体溶液，经过一步滴涂法滴涂在阳极层表面，充分渗透到电子传输层、绝缘间隔层和阳极层构成的三层介孔结构中，然后将渗透有该钙钛矿前驱体溶液的三层介孔器件经50‑120℃退火10min‑4h，制备得到碳基全印刷钙钛矿太阳能电池。此方法可显著提高碳基全印刷钙钛矿太阳能电池的性能，解决现有钙钛矿太阳能电池光电性能不佳及稳定性欠佳的技术问题。

技术领域：

本发明涉及光伏能源、新型太阳能电池技术领域，具体涉及一种基于离子液体添加剂的碳基全印刷钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术：

钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿型半导体材料作为吸光层的第三代太阳能电池，因其光学性能优异、溶液法制备工艺简单、原材料成本低廉等特点迅速成为光伏能源领域的研究热点。自2009年首次将钙钛矿材料应用于光伏领域后，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率从最初的3.8％突破到25.5％，且仍有进一步提升空间。然而，钙钛矿材料的结晶及生长过程易受温度、湿度、溶剂、添加剂等多方面影响，且在光照和热条件下由于本征不稳定性引起的离子迁移等问题也会导致钙钛矿晶体薄膜产生空位、针孔等缺陷，从而发生严重的非辐射复合，最终影响钙钛矿太阳能电池的整体光电性能及稳定性。

CN103441217A公开一种碳基全印刷钙钛矿太阳能电池，其以导电玻璃为基底，先沉积空穴阻挡层，后以丝网印刷工艺自下而上依次制备介孔纳米晶层、绝缘间隔层和介孔空穴收集层，其中，介孔纳米晶层、绝缘间隔层和介孔空穴收集层中均填充有钙钛矿类半导体材料。这种基于丝网印刷工艺制备的碳基介观钙钛矿太阳能电池能很大程度上解决传统平面异质结钙钛矿太阳能电池制备工艺复杂、成本高昂、稳定性差等问题。但是，数十微米厚的三层介孔结构(介孔纳米晶层、绝缘间隔层和介孔空穴收集层)给钙钛矿材料在其中的均匀填充带来挑战，且钙钛矿材料的结晶过程难以把握，带来很多的缺陷问题，最终导致基于这种技术制备的钙钛矿太阳能电池整体性能仍有较大提升空间。

离子液体具有很高的化学与热稳定性和优异的离子导电性，且不易挥发。基于离子液体的高稳定性和可设计性，并与溶液法制备钙钛矿晶体的工艺流程契合，其在调控钙钛矿结晶质量，提高钙钛矿太阳能电池效率和稳定性等方面具有广阔应用前景。CN112071988A公开一种全丝网印刷钙钛矿太阳能电池的制备方法采用环境友好的离子液体作为溶剂制备钙钛矿印刷介质可用来丝网印刷钙钛矿薄膜；器件制备环境无特殊要求(如低湿度、惰性气体保护)，器件性能稳定、耐湿性好、重复性高。但该技术是在绝缘层上通过丝网印刷方式制备层状的钙钛矿吸光层，其器件效率和稳定性方面有待进一步改进。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于离子液体添加剂的碳基全印刷钙钛矿太阳能电池及其制备方法，通过在钙钛矿材料中加入优化设计的离子液体作为添加剂，同时精确调控离子液体的添加量得到钙钛矿前驱体溶液，经过一步滴涂法滴涂在阳极层表面，充分渗透到电子传输层、绝缘间隔层和阳极层构成的三层介孔结构中，然后将渗透有钙钛矿前驱体溶液的三层介孔器件经50-120℃退火10min-4h，制备得到碳基全印刷钙钛矿太阳能电池，以提高碳基全印刷钙钛矿太阳能电池的性能，解决了现有钙钛矿太阳能电池光电性能不佳及稳定性欠佳的技术问题。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种基于离子液体添加剂的碳基全印刷钙钛矿太阳能电池的制备方法，该方法包括以下步骤：