一个瑞士-日本研究小组利用具有卤化物阴离子的离子液体 (ILs) 作为添加剂来提高钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性。离子液体因其较低的挥发性和易燃性以及较宽的液态窗口而被认为是有机溶剂的有效且更环保的替代品。

他们的工作建立在先前的研究基础上，该研究表明，掺杂含有碘化物阴离子或阳离子的离子液体不会影响钙钛矿薄膜的整体 3D 结构，而太阳能电池的稳定性会因疏水表面的形成而增加。由于离子液体作为钙钛矿太阳能电池的添加剂越来越受欢迎，因为它们具有吸引人的物理特性，例如非挥发性以及高热和电化学稳定性，钝化过程的化学机制是一个紧迫的问题，早就应该解决解决了。科学家解释说。

三种不同的离子液体（[C1CNmim]Cl、[C3CNmim]Cl 和 [(C3CN) 2 im]Cl）与氯阴离子配对并用作钙钛矿前体溶液的添加剂，称为 (Cs 0.08 FA 0.8 MA 0.12 )Pb(I 0.88 Br 0.12 ) 3 . 首次在氯阴离子中使用氯化物盐来稳定钙钛矿晶格。根据学者的说法，所得的三种钙钛矿薄膜与没有 IL 的参考薄膜相比，表现出改善的均匀性和清晰的晶粒形态，晶体尺寸更大。

这些薄膜集成在太阳能电池结构中，该结构由掺氟氧化锡(FTO) 基板、二氧化钛 (TiO2) 层、氧化锡 ( IV ) (SnO2) 层、钙钛矿层、空穴传输材料制成碘化苯乙基铵 (PEAI) 和金 (Au) 层。科学家们强调说，对于所有 PSC 器件，钙钛矿吸收层都是通过一步旋涂法制备的。在 HTM 沉积之前，所有钙钛矿薄膜都经过 PEAI 处理，这是一种最近但广泛使用的技术，可以提高性能。

在标准光照条件下对电池进行了测试，基于[C3CNim]Cl的器件实现了22.86%的最高功率转换效率，开路电压为1.16 V，短路电流为24.03 (mA cm -2 )，填充因子为 0.818。相比之下，没有 IL 的参考电池的效率为 20.94%，开路电压为 1.09 V，短路电流为 24.31 mA cm -2，填充因子为 0.793。用 [C1CNim]Cl 和 [(C3CN) 2 im]Cl 制造的另外两个电池的效率分别为 21.82% 和 22.45。

使用冠军电池，瑞士-日本团队制造了一个尺寸为 7 cm × 6.5 cm 的迷你模块，其效率为 20.9%，而没有基于 IL 的设备的参考模块的效率为 18.54%。该面板还表现出显着的稳定性，在运行 1,000 小时后仍可保持约 95% 的初始效率。

他们的研究结果发表在《细胞报告物理科学》上发表的论文“用功能化离子液体钝化钙钛矿太阳能电池中的卤化物交换”中。该研究小组由来自日本东京大学和丰田汽车公司以及瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的科学家组成。