概述
1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓的分子式為C6H11IN2，分子量為238.06941，常溫常壓下可以穩(wěn)定存在，性狀為白色結(jié)晶。1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓可用EMII表示，研究表明，其與二(三氟甲磺酰)亞胺陰離子的鎓鹽構(gòu)成的物質(zhì)在環(huán)境溫度下為液態(tài)，并具有高的離子電導(dǎo)率[1]。
有關(guān)研究
提升鈣鈦礦太陽電池(PSC)的光電轉(zhuǎn)換效率(PCE)和穩(wěn)定性是鈣鈦礦電池制備走向商業(yè)化的關(guān)鍵。尋找合適的材料對電池的界面進(jìn)行鈍化被認(rèn)為是一種高效且必要的解決方案。將1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓離子液體沉積在鈣鈦礦層與空穴傳輸層的界面，發(fā)現(xiàn)1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓可與鈣鈦礦層中多余的碘化鉛結(jié)合，1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓中的碘陰離子填補(bǔ)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中的鹵素空位，從而減小界面和晶界處的缺陷。對電池的光電性能進(jìn)行測試，結(jié)果表明，由于經(jīng)1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓鈍化過的界面得到優(yōu)化，電池的電荷傳輸能力有所提升，電荷復(fù)合行為被抑制。未經(jīng)離子液體修飾過的電池的光電轉(zhuǎn)換效率為18.49%，而經(jīng)離子液體修飾過的電池光電轉(zhuǎn)換效率提高到了19.22%，并展現(xiàn)出了更好的穩(wěn)定性。該研究成果可為未來鈣鈦礦太陽電池商業(yè)化制備和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定的參考[2]。
膠體量子點(diǎn)(Quantum dots,QDs)存在尺寸效應(yīng)和多激子效應(yīng)，具有可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)禁帶寬度，可拓寬光譜吸收范圍且化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。以PbS為主要功能性材料的量子點(diǎn)太陽能電池(Quantum dot solar cells,QDSCs)因制備成本低，光電轉(zhuǎn)換效率提升空間大而備受關(guān)注，在近年得到了巨大的發(fā)展。目前，此類電池的最高認(rèn)證效率已超過12%。以基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為FTO/ZnO/PbS-EMII/PbS-EDT/Au的ZnO/PbS QDSCs為對象，采用層層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案，進(jìn)行QDSCs的性能優(yōu)化研究。其中FTO表示鍍有摻氟氧化錫薄膜的導(dǎo)電玻璃，EMII表示配體材料1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓，EDT表示配體材料1,2-乙二硫醇。此電池的ZnO ETL和PbS量子點(diǎn)層進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化，并研究了工作溫度對電池性能的影響及電池在空氣中儲(chǔ)存的穩(wěn)定性。結(jié)果表明，在253 K-343 K范圍內(nèi)，電池的轉(zhuǎn)換效率先隨著溫度的升高而增加，之后隨著溫度的進(jìn)一步提升而下降。當(dāng)工作溫度為273 K時(shí)，電池轉(zhuǎn)換效率最高達(dá)到12%。溫度的升高將增加電荷在量子點(diǎn)間的躍遷能力，同時(shí)也會(huì)增加電子空穴的復(fù)合機(jī)會(huì)，常溫環(huán)境下將電池在空氣中儲(chǔ)存，10天后其效率升到最高(10.5%)，之后略有下降，但30天后仍能達(dá)到9.64%，表明了電池在空氣中儲(chǔ)存穩(wěn)定性良好[3]。
參考文獻(xiàn)
[1]松永智德;河原武男;松本一，新型鎓鹽、包含新型鎓鹽的非水電池電解液及利用包含鎓鹽的電解液優(yōu)化負(fù)極的方法.
[2]李慧敏,閻鈺瑛.利用1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓離子液體的界面鈍化改善鈣鈦礦太陽電池性能[J].微納電子技術(shù), 2022.DOI:10.13250/j.cnki.wndz.2022.11.003.
[3]魏玉瑤.ZnO/PbS量子點(diǎn)太陽能電池電子傳輸層摻雜及光吸收層優(yōu)化研究[D].北京建筑大學(xué),2021.