[发明专利]基于离子液体界面修饰的钙钛矿太阳能电池

权利要求书

1.基于离子液体界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征为以下三种之一：

第一种为，从下到上依次包括透明导电基底、电子传输层、离子液体修饰层、钙钛矿光吸收层、空穴传输层和对电极；

第二种为，从下到上依次包括透明导电基底、电子传输层、钙钛矿光吸收层、离子液体修饰层、空穴传输层、对电极；

第三种为，从下到上依次包括透明导电基底、电子传输层、第一离子液体修饰层、钙钛矿光吸收层、第二离子液体修饰层、空穴传输层、对电极；

三种钙钛矿太阳能电池中，涉及的离子液体修饰层的厚度5-50nm；

所述离子液体的阴离子包括为卤素离子，BF4^-，PF₆^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，CFESO₃^-，CH₃CH(OH)COO^-中一种或多种；阳离子为BMPY、FBA或BMIM。

2.如权利要求1所述的基于离子液体界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征为所述的离子液体具体为[BMPY]BF₄、[BMPY]PF₆、[BMPY]HSO₄、[BMPY]H₂PO₄、[BMPY]CFESO₃、[BMPY]CH₃CH(OH)COO、[FBA]BF₄、[FBA]PF₆、[FBA]HSO₄、[FBA]H₂PO₄、[FBA]SO₃或[FBA]CH₃CH(OH)COO、[BMIM]BF₄、[BMIM]PF₆、[BMIM]HSO₄、[BMIM]H₂PO₄、[BMIM]CFESO₃、[BMIM]CH₃CH(OH)COO。

3.如权利要求1所述的基于离子液体界面修饰的钙钛矿太阳能电池，其特征为所述的透明导电衬底为氧化氟锡透明导电玻璃或氧化铟锡透明导电玻璃；

所述的电子传输层为二氧化锡、二氧化钛或氧化锌，厚度为5-50nm；

所述的钙钛矿光吸收层为ABX₃结构的三维钙钛矿，其中，A＝CH₃NH₃⁺、CH(NH₂)₂⁺、Rb⁺和Cs⁺中的一种或多种；B＝Pb²⁺、Sn²⁺中的一种或两种；X＝Cl^-、Br^-和I^-中的一种或多种,厚度为150-1000nm；

所述的空穴传输层为2,2',7,7'-四(二苯基氨基)-9,9'-螺双芴或聚[双(4-苯基)(2，4，6-三甲基苯基)胺]，厚度为50-300nm；

所述的对电极为金、银、铬、铜中的一种或多种，厚度为50-200nm。

4.如权利要求1所述的基于离子液体界面修饰的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征为为以下三种方法之一：

第一种方法，包括如下步骤：

步骤(1)预处理导电玻璃衬底：

将导电玻璃衬底清洗、吹干，用紫外-臭氧机处理5-60min；

步骤(2)电子传输层的制备：

将配制好的电子传输层溶液旋涂到透明导电玻璃上，利用匀胶机旋涂，旋涂转速为1000-5000r/min，时间为20-40s，100-200℃退火10-30min，得到电子传输层；

电子传输层溶液的质量百分浓度为3％-15％，其溶剂为去离子水；

步骤(3)离子液体层的制备：

将离子液体前驱体溶液滴在上一步得到的结构层上，以2000-6000r/min的速度旋涂后，50-200℃温度下退火5-20min，得到离子液体层；

离子液体前驱体溶液的浓度为0.01-10mg/ml，其溶剂为乙醇或者异丙醇；

步骤(4)钙钛矿光吸收层的制备：

按照所述的钙钛矿组成配制钙钛矿前驱体溶液，旋涂在结构层上，旋转速度为1000-6000r/min，时间为20-60s，100-150℃温度下退火15-40min，得到钙钛矿光吸收层；

前驱体溶液的溶剂为DMSO、DMF以及NMP的一种或多种混合溶液；

步骤(5)空穴传输层的制备：

所述的空穴传输层为2,2',7,7'-四(二苯基氨基)-9,9'-螺双芴(Spiro-OMeTAD)；将配制好的Spiro-OMeTAD溶液旋涂在钙钛矿薄膜的表面旋转速度为1000-4000r/min，时间为10-40s,得到50-250nm厚的空穴传输层；

空穴传输层溶液的浓度为0.01-1g/mL，其溶剂为乙醇或者异丙醇；

步骤(6)金属电极制备：

将制备完成后的基底放入真空蒸发镀膜设备当中，真空度达到1*10^-5-5*10^-4Pa，以0.01-1nm/s的速度蒸镀金属，得到金属电极层；

或者第二种，

其他步骤同方法一，不同之处为离子液体层的制备为步骤(4)，改为位于钙钛矿光吸收层的制备之后；

或者，第三种，

其他步骤同方法一，不同之处为离子液体层的制备出现了两次，在钙钛矿光吸收层的制备之后，空穴传输层的制备之前，再次制备一个离子液体层。