[發明專利]基于一種離子液體的功能化鈣鈦礦材料及其在太陽能電池制備中的應用

有效

• 申請號: 201710502940.4
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107337644B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 李春涯;王玨;王炎英
• 申請（專利權）人: 中南民族大學
• 主分類號: C07D233/61
• 分類號: C07D233/61;H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 余曉雪;王敏鋒

本發明屬于太陽能電池、鈣鈦礦材料、光伏技術領域，具體公開了基于一種離子液體的功能化鈣鈦礦材料及其在太陽能電池制備中的應用，介紹了一種疏水性離子液體1?甲基?3氨丙基咪唑六氟磷酸鹽（APMIHPF₆）及其制備方法、基于該疏水離子液體與鹵化鉛結合形成鈣鈦礦結構，旋涂于致密二氧化鈦透明薄膜上作為光陽極以構建平面異質結構鈣鈦礦太陽能電池，基于光伏效應，并以氙燈模擬太陽光為激發光源實現鈣鈦礦太陽能電池的工作與性能檢測。本發明將一種疏水性離子液體1?甲基?3氨丙基咪唑六氟磷酸鹽（APMIHPF₆）與鹵化鉛結合成為鈣鈦礦結構引入鈣鈦礦材料體系，所制備的鈣鈦礦電池具備方便、簡易、經濟、穩定性強、光電轉換效率高等優點。

技術領域

本發明同時涉及太陽能電池、鈣鈦礦材料、光伏技術領域，具體涉及一種新型疏水性離子液體1-甲基-3氨丙基咪唑六氟磷酸鹽(APMIHPF₆)的合成和基于該新型疏水離子液體與鹵化鉛結合形成的鈣鈦礦納米材料制備及其在鈣鈦礦太陽能電池中的應用。該鈣鈦礦太陽能電池具備方便、簡易、經濟、穩定性強、光電轉換效率高等優點。

背景技術

光伏過程是指光照使半導體或者半導體與金屬結合部之間產生電位差，由光子轉化為電子，從而實現由光能直接轉化為電能的過程。鈣鈦礦材料作為一種獨立的、具有高效光電轉換效率的材料，已經在光伏領域產生了重要影響。隨著光伏技術和鈣鈦礦材料的快速發展，在光電化學過程與鈣鈦礦材料結合的基礎上發展出了新一代鈣鈦礦太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池相比于其它材料的太陽能電池有很多優點：一方面，鈣鈦礦的空穴傳輸層為固體，相比于液體的染料敏化太陽能電池，制備方法簡便快捷，成本低廉，封裝的難度比染料敏化太陽能電池及其他空穴層為液體的太陽能電池減小了許多；另一方面，鈣鈦礦材料本身具有規整的結構，對可見光譜的吸收范圍很大，并且與二氧化鈦半導體的能級匹配效果良好，可以最大化地利用可見光。基于以上優點，鈣鈦礦太陽能電池及鈣鈦礦材料的制備有著獨特的優越性和廣泛的應用前景。但鈣鈦礦材料作為新興材料也有其不足之處，如對水具有敏感性、對太陽光譜需更大范圍吸收、對電子傳輸層和空穴傳輸層需具有更好的匹配性，這些不足應該逐步被克服。

離子液體(Ionic Liquid)具有熔點低、穩定性高、溶解能力強、導電性好、蒸汽壓低、電勢窗口寬等普通有機溶劑和水均不具備的獨特性質，已被廣泛應用于電化學領域。

將疏水性離子液體與鹵化鉛結合制備功能化鈣鈦礦材料，有希望進一步改善鈣鈦礦材料對水的敏感性，提高鈣鈦礦太陽能電池工作的穩定性。該疏水性鈣鈦礦材料在太陽能電池中具有潛在的應用價值，值得深入探討。

發明內容

為了克服鈣鈦礦太陽能電池現有技術存在的不足，本發明的目的在于：

第一，提供一種疏水性離子液體1-甲基-3氨丙基咪唑六氟磷酸鹽 (APMIHPF₆)；

第二，提供一種基于上述疏水性離子液體的功能化鈣鈦礦材料；

第三，提供一種基于上述疏水性離子液體功能化的鈣鈦礦材料構建的太陽能電池。

為了實現上述諸發明目的，本發明采取了如下技術措施：

一種新型疏水性離子液體，其特征在于，名稱為：1-甲基-3氨丙基咪唑六氟磷酸鹽，分子式：C₇H₁₅N₃PF₆，結構式為：

上述離子液體的制備步驟如下：