1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓的电化学研究

概述

1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓的分子式为C₆H₁₁IN₂，分子量为238.06941，常温常压下可以稳定存在，性状为白色结晶。1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓可用EMII表示，研究表明，其与二(三氟甲磺酰)亚胺阴离子的鎓盐构成的物质在环境温度下为液态，并具有高的离子电导率[1]。

有关研究

提升钙钛矿太阳电池(PSC)的光电转换效率(PCE)和稳定性是钙钛矿电池制备走向商业化的关键。寻找合适的材料对电池的界面进行钝化被认为是一种高效且必要的解决方案。将1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓离子液体沉积在钙钛矿层与空穴传输层的界面，发现1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓可与钙钛矿层中多余的碘化铅结合，1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓中的碘阴离子填补钙钛矿结构中的卤素空位，从而减小界面和晶界处的缺陷。对电池的光电性能进行测试，结果表明，由于经1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓钝化过的界面得到优化，电池的电荷传输能力有所提升，电荷复合行为被抑制。未经离子液体修饰过的电池的光电转换效率为18.49%，而经离子液体修饰过的电池光电转换效率提高到了19.22%，并展现出了更好的稳定性。该研究成果可为未来钙钛矿太阳电池商业化制备和结构设计提供一定的参考[2]。

胶体量子点(Quantum dots,QDs)存在尺寸效应和多激子效应，具有可在一定范围内调节禁带宽度，可拓宽光谱吸收范围且化学稳定性强等特点。以PbS为主要功能性材料的量子点太阳能电池(Quantum dot solar cells,QDSCs)因制备成本低，光电转换效率提升空间大而备受关注，在近年得到了巨大的发展。目前，此类电池的最高认证效率已超过12%。以基础结构为FTO/ZnO/PbS-EMII/PbS-EDT/Au的ZnO/PbS QDSCs为对象，采用层层递进的实验方案，进行QDSCs的性能优化研究。其中FTO表示镀有掺氟氧化锡薄膜的导电玻璃，EMII表示配体材料1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓，EDT表示配体材料1,2-乙二硫醇。此电池的ZnO ETL和PbS量子点层进行了结构优化，并研究了工作温度对电池性能的影响及电池在空气中储存的稳定性。结果表明，在253 K-343 K范围内，电池的转换效率先随着温度的升高而增加，之后随着温度的进一步提升而下降。当工作温度为273 K时，电池转换效率最高达到12%。温度的升高将增加电荷在量子点间的跃迁能力，同时也会增加电子空穴的复合机会，常温环境下将电池在空气中储存，10天后其效率升到最高(10.5%)，之后略有下降，但30天后仍能达到9.64%，表明了电池在空气中储存稳定性良好[3]。

参考文献

[1]松永智德;河原武男;松本一，新型鎓盐、包含新型鎓盐的非水电池电解液及利用包含鎓盐的电解液优化负极的方法.

[2]李慧敏,阎钰瑛.利用1-乙基-3-甲基碘化咪唑鎓离子液体的界面钝化改善钙钛矿太阳电池性能[J].微纳电子技术, 2022.DOI:10.13250/j.cnki.wndz.2022.11.003.

[3]魏玉瑶.ZnO/PbS量子点太阳能电池电子传输层掺杂及光吸收层优化研究[D].北京建筑大学,2021.