刘生忠等：利用咪唑基离子液体提高钙钛矿电池效率

qingyin

近日，我所薄膜太阳能电池研究组（DNL1606）刘生忠研究员团队与陕西师范大学杨栋研究员团队合作，利用咪唑基离子液体钝化钙钛矿的表面、改善钙钛矿薄膜的电荷传输，从而制备出高效率的钙钛矿电池。

　　钙钛矿薄膜作为钙钛矿电池的核心部件，是影响电池性能和稳定性的关键，其一般是通过前驱体溶液挥发溶剂制备。在制备过程中，由于钙钛矿薄膜容易在其结晶的晶界和表面产生缺陷，导致钙钛矿易被分解以及产生非辐射复合，严重影响了钙钛矿电池的性能。因此，开发出可制备具有较少缺陷的高效钙钛矿电池技术尤为重要。目前，表面钝化因其易于应用而被认为是减少缺陷最有效方法之一。
　　该团队利用1,3-二甲基-3-咪唑六氟磷酸(DMIMPF6)离子液体钝化钙钛矿表面，降低了钙钛矿与空穴传输层之间的能垒。理论计算和实验结果表明，[DMIM]+与钙钛矿表面的Pb2+结合，可以有效钝化Pb-I反位点缺陷，从而显著抑制非辐射复合，使钙钛矿电池效率从21.09%提高到23.25%。该团队还发现，离子液体中[BMIM]+阳离子和[BF4]-阴离子对提高太阳能电池的性能都起到了积极的作用。该工作进一步证实了离子液体掺杂技术可增强钙钛矿电池的性能。
　　相关工作发表在《德国应用化学》（Angewandte international Edition Chemie）上。该工作得到国家自然科学基金、国家重点研究项目、中科院A类先导专项“临近空间科学实验系统”、国家大学研究基金、111项目、知识创新工程项目的资助。（文/图 朱学杰、段连杰）
       文章来源：大连化物所
       刘生忠，中国科学院大连化学物理研究所研究员。刘生忠教授1992年在美国西北大学获博士学位。先后在美国阿贡国家实验室、英国BP Solar公司、美国United Solar公司等从事研究工作。现全职回国工作，任大连化学物理研究所研究员和陕西师范大学教授。研究领域包括纳米材料、薄膜材料、太阳能光伏材料、电光薄膜的电化学沉积和光伏技术的开发、放大和生产。多项研究成果发表在《Science》、《Nature》和《Angew. Chem.》等刊物上，现已经申请专利的、在美国专利局网站可查到的发明文献有六十余项。刘教授的研究技术多项指标处于世界领先水平，其中“透明太阳能薄膜电池”被称为是“世界最佳发明奖”（R&D 100奖）。