【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钙钛矿光电器件，具体涉及一种基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法及钙钛矿光电器件。
技术介绍
1、钙钛矿太阳能电池(pscs)可以分为正式n-i-p结构和反式p-i-n结构，包括导电玻璃基底、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层以及导电电极层。目前实验室常用的钙钛矿层的制备方法分为两步法和一步法。钙钛矿太阳能电池的工作原理是：当钙钛矿层吸收太阳光激发后，产生电子-空穴对在钙钛矿层内部分离，经过电子传输层和空穴传输层提取后被电极收集，最终在外接闭合电路后产生电流。
2、在钙钛矿材料的成核-结晶过程中，通常伴随着产生大量的缺陷。这些缺陷会大量捕获光生载流子并进行复合，导致光电效率的下降。为了解决这一问题，基于钙钛矿材料独特的离子晶体性质，可以通过添加钝化剂将这些缺陷进行钝化。但是，现有技术中的钝化剂只能在引入后提供一次性的钝化效果，在溶剂蒸发后，钝化剂会失去流动性而无法持续实现钝化效果。当制备的钙钛矿层组装成钙钛矿太阳能电池并投入使用后，钙钛矿太阳能电池在长期服役的过程中将受到固有的热积累和持续的光损伤，导致配位相互作用的失效和超氧化物(o2-)的形成，加速钙钛矿晶格的碎裂，使得钙钛矿太阳能电池快速失效，严重损害钙钛矿太阳能电池的工作寿命。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术为解决现有技术中钙钛矿太阳能电池失效快，工作寿命短的技术问题，提供一种基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法及钙钛矿光电器件。
2、本专利技术解决上述技术问题采取的技术方案如下。p>
3、本专利技术的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，步骤如下：
4、在钙钛矿薄膜上涂覆含有低共熔材料的溶液，形成液膜，随后进行退火处理，形成钙钛矿层。
5、优选的是，所述钙钛矿薄膜包括mapbi3、fapbi3、fax1csy1pbi3、fax2may2csz1pbi3以及fax3may3csz2pbimbrn中的一种或多种按任意比例的组合，其中，x1+y1＝1，x2+y2+z1＝1，x3+y3+z2＝1，m+n＝1。
6、优选的是，所述低共熔材料的熔点为50-120℃。
7、优选的是，所述低共熔材料的结构式为cat+x-zy，cat+为胺离子、磷离子或硫阳离子，x为路易斯碱，y为路易斯酸或质子酸，z为低共熔材料中cat+x与y的物质的量比，取值范围为0.1-10。
8、更优选的是，所述cat+x为以下结构中的一种或多种按任意比例的组合：
9、
10、所述y为以下结构中的一种或多种按任意比例的组合：
11、
12、优选的是，所述含有低共熔材料的溶液的溶剂包括乙醇、2-甲氧基乙醇、甲胺乙酸、氯苯、异丙醇、乙酸乙酯以及乙醚中的一种或多种按任意比例的组合。
13、优选的是，所述含有低共熔材料的溶液中，低共熔材料的浓度为0.02-2mol/l。
14、优选的是，在钙钛矿薄膜上旋涂含有低共熔材料的溶液；更优选的是，所述旋涂的转速为1500rpm-3500rpm。
15、优选的是，所述液膜的厚度为0.2-2μm。
16、优选的是，所述退火处理的温度为50-150℃，时间为3-20min。
17、本专利技术还提供含有上述钙钛矿层的钙钛矿光电器件。
18、优选的是，所述钙钛矿光电器件包括依次设置的第一电极、电子传输层、缓冲层、钙钛矿层、空穴传输层和第二电极；
19、所述第一电极为金属电极或非金属碳电极，第二电极为金属电极；
20、或者，包括依次设置的第一电极、电子传输层、缓冲层、钙钛矿层和第二电极；
21、所述第一电极为金属电极或非金属碳电极，第二电极为碳电极。
22、更优选的是，所述电子传输层的材料包括tio2和sno2中的一种或两种。
23、更优选的是，所述电子传输层的厚度为10-80nm。
24、更优选的是，所述缓冲层的材料为富勒烯衍生物。
25、尤其优选的是，所述缓冲层的厚度为10-20nm。
26、更优选的是，所述钙钛矿层的厚度为300-1000nm。
27、更优选的是，所述空穴传输层的材料包括spiro-ometad、pedot:pss、p3ht、ptaa、niox、sam或pcdtbt。
28、更优选的是，所述空穴传输层的厚度为20-800nm。
29、更优选的是，所述金属电极的材料选自al、ag、au、mg、cu、mo以及cr中的一种或多种按任意比例的组合。
30、本专利技术的原理为：本专利技术的钙钛矿层的制备方法，将低共熔材料通过后处理法引入至钙钛矿层，一方面对钙钛矿表面进行重构，大幅降低了电子传输层/空穴传输层与钙钛矿层之间的界面复合损失，从而提升器件的开路电压和光电转换效率。另一方面能够在钙钛矿层/钙钛矿光电器件温度升高时，进行固液相转换过程获得流动性，进而持续钝化新形成的缺陷，提高了器件的热稳定性。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
32、1、本专利技术采用的低共熔材料成分变化多样，结构简单，性能优越，能够提升钙钛矿光电器件的效率和稳定性。
33、2、本专利技术采用的低共熔材料具有很好的溶解性，能够用于湿法制备钙钛矿层，工艺简单，成本低廉。
34、3、本专利技术采用的低共熔材料具有两性离子特性和多种活性基团，能够同时钝化钙钛矿层的阴离子和阳离子缺陷，降低钙钛矿表面的缺陷态密度，同时能够改善钙钛矿的结晶形貌，调节钙钛矿层和电子传输层/空穴传输层的能级结构，从而增强界面间的载流子提取与传输，有利于降低界面间由载流子复合引起的能量损失，进而提高器件的开路电压和光电转换效率。
35、4、本专利技术采用的低共熔材料中的活性基团与钙钛矿表面的碘化铅具有较强的相互作用，使得本专利技术能够在钙钛矿表面筑起一层分子屏障，有效地延缓了钙钛矿材料的卤素离子迁移现象，提升钙钛矿光电器件的稳定性。
36、5、本专利技术采用的低共熔材料可以通过改变化学成分和配比来调节低共熔材料的相转变温度，进而在钙钛矿光电器件的服役温度区间内实现固液相转换获得流动性，持续钝化钙钛矿材料的缺陷。
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1.基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿薄膜包括MAPbI3、FAPbI3、FAx1Csy1PbI3、FAx2MAy2Csz1PbI3以及FAx3MAy3Csz2PbImBrn中的任意一种或多种的组合，其中，x1+y1＝1，x2+y2+z1＝1，x3+y3+z2＝1，m+n＝1。
3.根据权利要求1所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述低共熔材料的熔点为50-120℃，化学通式为Cat+X-zY，式中，Cat+为胺离子、磷离子或硫阳离子，X为路易斯碱，Y为路易斯酸或质子酸，z为低共熔材料中Cat+X与Y的物质的量比，取值范围为0.1-10。
4.根据权利要求3所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述Cat+X为以下结构中的一种或多种的组合：
5.根据权利要求1所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述含有低共熔材料的溶液的溶剂包括乙醇、2-甲氧基乙醇、甲胺乙酸、氯苯、异丙醇、
6.根据权利要求1所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，在钙钛矿薄膜上旋涂含有低共熔材料的溶液，旋涂的转速为1500rpm-3500rpm；
7.根据权利要求1所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述退火处理的温度为50-150℃，时间为3-20min。
8.钙钛矿光电器件，其特征在于，含有权利要求1-7任何一项所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法制备的钙钛矿层。
9.根据权利要求8所述的钙钛矿光电器件，其特征在于，包括依次设置的第一电极、电子传输层、缓冲层、钙钛矿层、空穴传输层和第二电极；
10.根据权利要求9所述的钙钛矿光电器件，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿薄膜包括mapbi3、fapbi3、fax1csy1pbi3、fax2may2csz1pbi3以及fax3may3csz2pbimbrn中的任意一种或多种的组合，其中，x1+y1＝1，x2+y2+z1＝1，x3+y3+z2＝1，m+n＝1。
3.根据权利要求1所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述低共熔材料的熔点为50-120℃，化学通式为cat+x-zy，式中，cat+为胺离子、磷离子或硫阳离子，x为路易斯碱，y为路易斯酸或质子酸，z为低共熔材料中cat+x与y的物质的量比，取值范围为0.1-10。
4.根据权利要求3所述的基于低共熔材料的钙钛矿层的制备方法，其特征在于，所述cat+x为以下结构中的一种或多种的组合：
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【专利技术属性】
技术研发人员：张家玮，刘铁，马晓宇，李斌，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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