关键词：钙钛矿太阳能电池,PSCs,硅(Si)太阳能电池,砷化镓(GaAs)太阳能电池,PSC,西北工业大学黄维,黄维,南京工业大学陈永华,陈永华,乙酸甲基胺,MAAc,离子液体

 

 

钙钛矿太阳能电池(PSCs)在新兴的光伏领域引起了广泛的关注，其认证效率高达25.2%。 与硅(Si)太阳能电池、砷化镓(GaAs)太阳能电池和碲化镉(CdTe)等传统光伏技术相比，PSC最吸引人的特点之一是它的溶液可加工特性，能够显著降低工艺成本，并且柔性器件的制备容易实现。 值得注意的是，目前要制备高质量的钙钛矿薄膜，需要在惰性气氛中以N，N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基亚砜(DMSO)为前体溶剂，以氯苯(CB)为抗溶剂，采用复杂的抗溶剂方法。 除溶剂处理问题和毒理学问题外，工艺繁琐的抗溶剂工程对操作技术和环境的要求较高，严重阻碍了PSCs的商业化进程。

 

 

为了解决这个问题，西北工业大学的黄维院士和南京工业大学的陈永华教授课题组联合报道了一种离子液体溶剂乙酸甲基胺（MAAc）。它在没有任何添加剂的情况下，在潮湿的空气中通过简单的一步法使光电转换效率(PCE)超过20%。 此外，使用IL溶剂的二维Ruddlesden-Popper PSCs显示出接近18%的认证PCE，并且具有极好的稳定性质子胺羧酸类离子液体钙钛矿光伏高效率和长期稳定性。 此外，基于离子液体的Dion-Jacobson相和锡基PSCs也表现出优异的性能，表明了离子液体的普遍特性。 离子液体在钙钛矿型光电技术领域具有广泛的适应性，特别是在要求工艺简单快速的工业生产中，离子液体有望成为一种很有前途的溶剂。 然而，由于对离子液体产生高效稳定的PSC的起源缺乏深入的了解，这对基于离子液体的钙钛矿型光伏电池的发展提出了挑战。

 

 

针对这个问题，黄维院士和陈永华教授发现了质子胺羧酸离子液体能够将溶剂、添加剂和钝化三种功能结合到一个系统中，从而获得高效和稳定的PSCS。 首先，离子液体具有溶解一系列钙钛矿前驱体的能力，溶剂与溶质之间存在较强的化学相互作用。 其次，离子液体可以诱导定向结晶，通过形成活性中间体，加速前驱体溶液向钙钛矿型晶体的转化。 第三，残留的离子液体通过与未配位的Pb和I相互作用，原位化学钝化晶界。质子胺羧酸离子液体独特的分子结构能够改善钙钛矿薄膜和器件的光电性能和稳定性。

 

 

此外，通过FA的少量掺杂将效率提升到22%以上。这是目前空气中一步法无任何辅助溶剂的最高效率。这个工作对于设计功能离子液体溶剂以及未来PSC的工业化生产具有重要意义。

 

 

DOI：

https://doi.org/10.34133/2020/2616345