离子液体在近几年可谓是比较火热的一种钙钛矿添加剂了,由于其广泛的组分配比以及与钙钛矿前驱液的兼容性,离子液体的添加成为了当下钙钛矿薄膜制备的一种时尚。它的作用也是比较正面的,很多文章都报道了它对于器件稳定性提升的积极作用
研究人员将0.3 mol%BMIMBF4引入到(FA0.83MA0.17)0.95Cs0.05Pb(I0.9Br0.1)3中,发现器件效率会有所提升,最优器件效率可达19.8%。通过一系列表征,研究人员发现BMIMBF4的引入会增加钙钛矿晶粒尺寸和结晶度,但BMIM+和BF4-均不会进入钙钛矿晶格。UPS 结果表明钙钛矿的费米能级在BMIMBF4引入后有所提升。
XPS和SIMS结果表明BF4-和BMIM+均在钙钛矿/NiO界面有所富集,从而增强了界面的相互作用。除此之外,EMIM+也会在钙钛矿薄膜内部及表面有所分布。
原位PL结果表明当给钙钛矿施加偏压时,BMIMBF4可以有效抑制钙钛矿内部的离子迁移,从而减少了PL发射峰的衰减.当把钙钛矿放置在60-65℃下光照时,BMIMBF4可以抑制钙钛矿的分解。
随后研究人员发现用卤素替换BF4-,器件稳定性依旧可以,但效率会有所下降。而用其它阳离子替换BMIM+时,器件稳定性会下降。因此BMIM+主要用于提升器件稳定性,而BF4-用于提升器件效率。进而研究人员发现基于BMIM的化合物可以和碘化铅相互作用,形成新的化合物。而BF4-可以抑制新化合物形成,从而避免BMIM对钙钛矿结晶的影响。BMIM则可以通过与钙钛矿界面离子的相互作用来抑制水氧的入侵,从而减少钙钛矿的退化。
研究人员通过离子液体来抑制薄膜内的离子迁移,从而提升了器件的效率和高温光照稳定性。