【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池，具体涉及一种钙钛矿前驱溶液及钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
1、太阳能电池是一种能够将太阳能转换成电能的光电器件。太阳能因其自身清洁、安全、分布广和可循环等优点，成为越来越重要的能源供应形式之一。最近几年，金属卤化物钙钛矿半导体材料因其光吸收能力强，缺陷态密度低，载流子迁移率高、寿命长等优点，十分适合应用于光伏发电领域，从而引起了人们的广泛关注。目前有机无机杂化钙钛矿太阳能电池已经实现25.7％以上的转化效率。然而钙钛矿材料对水汽及氧气非常敏感，尤其是利用溶液法制备钙钛矿薄膜时，溶液态的前体向结晶态薄膜转变时更易受到空气中的水氧破坏而发生副反应，造成材料分解失效。因此，大部分的钙钛矿材料光电器件都是在手套箱等水氧含量非常低的惰性气体氛围下制备，这种限制大大增加了其成本，阻碍了大规模商业化。同时由于空气中水、氧的影响，钙钛矿太阳能电池的性能不断降低，稳定性仍有待提高。因此，发展一种在空气中制备高质量钙钛矿薄膜机器相应器件的方法，并提高器件的而稳定性，就显得尤为重要，也成为了促进钙钛矿太阳电池实际应用的关键技术。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种优化的钙钛矿前驱体溶液配方，通过在前驱体中加入一定量抗氧化的添加剂，有效避免了钙钛矿薄膜结晶时空气中水、氧对液-固转变过程的破坏，从而实现在空气中制备出高质量钙钛矿薄膜和低成本的钙钛矿器件，能实现钙钛矿电池大规模工业化生产及应用。
2、为实现上述目的及其它
3、作为溶剂的离子液体和非质子极性溶剂的混合物，所述离子液体的阳离子为二甲胺阳离子、阴离子为甲酸阴离子，所述的非质子极性溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜；以及均匀分散于所述溶剂中的溶质。
4、进一步地，所述离子液体和非质子极性溶剂的质量比为0.1％-10％。
5、进一步地，离子液体中的阳离子可扩展为二甲胺阳离子、三甲胺阳离子、乙胺阳离子、乙二胺阳离子中的一种或任意组合，阴离子可扩展为甲酸阴离子，乙酸阴离子，氟代乙酸阴离子，乙二酸阴离子中的一种或任意组合。
6、进一步地，所述非质子极性溶剂为n,n-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜和/或n-甲基吡咯烷酮和/或丁内酯和/或乙腈中的一种或组合的混合物。
7、进一步地，所述溶质具体为碘化铅、溴化铅、氯化铅、碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、碘化甲胺、溴化甲胺、氯化甲胺、碘化铯、溴化铯、碘化二甲胺，溴化二甲胺、碘化胍、溴化胍中的一种或几种。
8、进一步地，所述溶质与离子液体和非质子极性溶剂的混合物的摩尔浓度比为0.1m-3m。
9、本专利技术还提供了如上所述的前驱溶液制备钙钛矿太阳能电池的方法，具体步骤如下：
10、1)将溶质与作为溶剂的离子液体和非质子极性溶剂的混合物混合均匀得到钙钛矿前驱溶液；
11、2)在干净的导电玻璃(包括但不限于fto导电玻璃，ito导电玻璃，azo导电玻璃，izo导电玻璃等)衬底上制备空穴传输层；
12、3)在步骤2)得到的层上制备空穴阻挡层或电子阻挡层；
13、4)在步骤3)得到的层上使用步骤1)制备得到的钙钛矿前驱溶液沉积钙钛矿层；
14、5)在步骤4)得到的钙钛矿层上制备电子传输层或空穴传输层；
15、4)在步骤5)得到的层上电子阻挡层或空穴阻挡层；
16、6)在步骤4)得到的层上制备背电极层。
17、进一步地，所述空穴传输层为氧化镍(nio)、氧化钼(moo3)、氧化亚铜(cu2o)、碘化铜(cui)、酞菁铜(cupc)、硫氰酸亚铜(cuscn)、氧化还原石墨烯、聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺](ptaa)、2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴(spiro-ometad)、聚3，4-乙撑二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐(pedot:pss)、4-丁基-n,n-二苯基苯胺均聚物(poly-tpd)、[2-(9h-咔唑-9-基)乙基]膦酸(pacz)极其衍生物、聚乙烯基咔唑(pvk)等一种或多种p型半导体材料。
18、进一步地，所述电子传输层可以采用富勒烯(c60、c70)等及其衍生物、氧化钛(tio2)、氧化锡(sno2)、氧化锌(zno)、氧化钒(v2o5)、氧化锌锡(zn2sno4)、硒化锌(snse)等一种或多种n型半导体材料。
19、进一步地，所述电子阻挡层为氧化钼(moo)、硫化钼(mos)、氟化锂(lif)、氧化铝(al2o3)等。
20、进一步地，所述空穴阻挡层为浴铜灵(bcp)、四氯化钛(ticl)、四异丙醇钛(ti(ipo)4)、氧化锡(sno)等。
21、进一步地，所述沉积钙钛矿层的方法为旋涂法，刮涂法，狭缝涂布法，喷雾法或丝网印刷。
22、进一步地，所述步骤3)具体为：将钙钛矿前驱体溶液以转速5000转/分钟、时长50s的方法旋涂于制备好的基底上，随后将基底放在60-80℃热台上退火2min，立即转移入100-150℃热台上退火30min。
23、本专利技术还提供了一种钙钛矿太阳能电池，包括钙钛矿层，所述钙钛矿层是用如上所述的钙钛矿前驱溶液制备得到的，该钙钛矿层不受光伏器件结构的限制，可作为活性层在任意结构的钙钛矿太阳能电池使用。
24、本专利技术还提供了一种钙钛矿光电器件，包括钙钛矿层，所述钙钛矿层是用如上所述的钙钛矿前驱溶液制备得到的，该钙钛矿层不受光电器件结构的限制，可作为活性层在任意结构的光电探测器、发光二极管、半导体激光上使用。
25、由于采用了以上技术，本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
26、1)本专利技术通过在前驱体溶液中引入二甲胺甲酸等离子液体的方法，解决了在溶液法制备钙钛矿薄膜时液固转变过程中水分和氧气对组分的破坏，对促进钙钛矿电池的实用化具有重要意义；
27、2)创新性地使用离子液体与极性非质子溶剂混合作为前驱体溶剂实现了在空气中制备高质量钙钛矿薄膜并获得高效钙钛矿太阳能电池，其中甲酸可以抑制前驱体溶液中的有机阳离子去质子化，二甲胺可以抑制前驱体溶液中的卤素离子被氧气氧化，极性非质子溶剂的加入实现了前驱体固体粉末的溶解和后续步骤的结晶。
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1.一种包括离子液体和非质子极性溶剂的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，具体组成包括：
2.如权利要求1所述的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，所述离子液体和非质子极性溶剂的质量比为0.1％-15％。
3.如权利要求2所述的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，所述非质子极性溶剂由N,N-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜和/或N-甲基吡咯烷酮和/或丁内酯和/或乙腈中选择一种或者以任意比例进行组合。
4.如权利要求1所述的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，所述溶质具体为碘化铅、溴化铅、氯化铅、碘化锡、溴化锡、氯化锡、氟化锡、碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、碘化甲胺、溴化甲胺、氯化甲胺、碘化铯、溴化铯、碘化二甲胺，溴化二甲胺、碘化胍、溴化胍中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，所述溶质与离子液体和非质子极性溶剂的混合物的浓度为0.1M-3M。
6.使用权利要求1-5任一项所述的前驱溶液制备钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，具体步骤如下：
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述沉积钙钛矿层的方法为旋涂法，刮涂法
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)具体为：将钙钛矿前驱体溶液以转速5000转/分钟、时长50s的方法旋涂于制备好的基底上，随后将基底放在60-80℃热台上退火2min，立即转移入100-150℃热台上退火30min。
9.一种钙钛矿太阳能电池，包括钙钛矿层，其特征在于，所述钙钛矿层是用权利要求1-5任一项所述的钙钛矿前驱溶液制备得到的。
10.一种钙钛矿光电器件，包括钙钛矿层，其特征在于，所述钙钛矿层是用权利要求1-5任一项所述的钙钛矿前驱溶液制备得到的。
...【技术特征摘要】
1.一种包括离子液体和非质子极性溶剂的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，具体组成包括：
2.如权利要求1所述的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，所述离子液体和非质子极性溶剂的质量比为0.1％-15％。
3.如权利要求2所述的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，所述非质子极性溶剂由n,n-二甲基甲酰胺和/或二甲基亚砜和/或n-甲基吡咯烷酮和/或丁内酯和/或乙腈中选择一种或者以任意比例进行组合。
4.如权利要求1所述的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，所述溶质具体为碘化铅、溴化铅、氯化铅、碘化锡、溴化锡、氯化锡、氟化锡、碘化甲脒、溴化甲脒、氯化甲脒、碘化甲胺、溴化甲胺、氯化甲胺、碘化铯、溴化铯、碘化二甲胺，溴化二甲胺、碘化胍、溴化胍中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的钙钛矿前驱溶液，其特征在于，所述溶质与离子液体和非质子极性溶剂的混合物的浓度...
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