[发明专利]一种使用金属透明电极的太阳能电池及其制备

权利要求书

1.一种使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，包括：

金属对电极层(112)；

金属透明电极层(102)；

以及，位于金属对电极层(112)和金属透明电极层(102)之间的活性钙钛矿层(108)。

2.根据权利要求1所述使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，所述金属对电极层(112)的厚度为10-200nm，所述金属透明电极层(102)厚度为10-1000nm，所述活性钙钛矿层(108)厚度为100-3000nm。

3.根据权利要求1或2所述使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，所述金属对电极层(112)与活性钙钛矿层(108)之间设置有电子传输层(106)，所述金属透明电极层(102)与活性钙钛矿层(108)之间设置有空穴传输层(110)。

4.根据权利要求3所述使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层(106)厚度为100-2000nm，所述空穴传输层(110)厚度为100-1000nm。

5.根据权利要求1或2所述使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，所述金属对电极层(112)与活性钙钛矿层(108)之间设置有空穴传输层(110)，所述金属透明电极层(102)与活性钙钛矿层(108)之间设置有电子传输层(106)或多孔支架层。

6.根据权利要求5所述使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，所述电子传输层(106)或多孔支架层与金属透明电极层(102)之间设置有半导体致密层(104)。

7.根据权利要求6所述使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，所述半导体致密层(104)厚度为20-150nm。

8.根据权利要求1所述使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，所述金属透明电极层(102)为金属纳米线网状导电薄膜，金属为Cu、Fe、Ni、Ag、Au或Pt，纳米线直径为10-100nm，长径比为1000:1以上。

9.根据权利要求8所述使用金属透明电极的太阳能电池，其特征在于，所述金属纳米线呈无规则网状结构。

10.一种制备权利要求1所述使用金属透明电极的太阳能电池的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步：金属纳米线的合成

将5mL浓度为0.01mol/L的氯金酸(HAuCl₄)水溶液和5mL浓度为0.01mol/L的柠檬酸钠水溶液加入200mL去离子水中搅拌，待其混合均匀之后，在剧烈搅拌下加入冰水浴下的硼氢化钠(NaBH₄)水溶液5mL，硼氢化钠溶液的浓度为0.1mol/L，待溶液由无色转变为橙色之后，静置两小时，得到金晶种溶液；

然后将10mL所得金晶种溶液加入包含100mL浓度为0.1mol/L的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、5mL浓度为0.01mol/L的氯金酸、5mL浓度为0.01mol/L的抗坏血酸、10mL浓度为0.01mol/L的氢氧化钠的混合溶液中，室温下搅拌至溶液转变为深棕色为止，静置过夜，在1000-3000rpm下离心分离20分钟，得到不同浓度的金纳米线胶体溶液。

第二步：钙钛矿太阳电池的制备

首先，以2000-4000rpm的转速将金纳米线胶体溶液旋涂在玻璃基底上，待其完全干燥后在空气中150-300℃灼烧10min，除去金纳米线表面附着的表面活性剂；将二氧化钛凝胶以1000-3000旋涂在金纳米线电极上，于400-550℃在马弗炉中煅烧0.5-1h，得到二氧化钛致密层；在致密层上以1000-4000rpm的转速旋涂乙醇稀释2-4倍的商业二氧化钛浆料，在400-550℃下灼烧0.5-1h，得到电子传输层；手套箱中，在二氧化钛电子传输层上旋涂质量浓度40％的甲胺铅碘(CH₃NH₃PbI₃)的DMF溶液，转速为2000-4500rpm，然后在100℃左右加热2h，转变为黑色的钙钛矿晶体薄膜；之后再在其上旋涂spiro-MeOTAD的氯苯溶液，转速2000-4000rpm，并在空气中暴露12小时进行氧化；最后以0.1nm/s的速度蒸镀80-150nm厚度的银电极，即完成。