[发明专利]一种碳电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法，在透明导电基底上依次制备电子传输层、钙钛矿薄膜、(空穴传输层)后涂覆碳浆，对碳浆进行抽气干燥，即制得高效稳定碳电极钙钛矿太阳能电池。碳浆中溶剂对钙钛矿的腐蚀时间即是碳浆的干燥时间，加速碳浆中溶剂挥发，降低碳浆干燥时间，可以有效的降低碳浆中溶剂对钙钛矿的腐蚀。本发明针对不同种类碳浆，提出了一种普适方法来解决碳浆中溶剂对钙钛矿的腐蚀问题，利用抽气法促使从碳浆中挥发出的溶剂由于压差作用能够迅速离开，从而促使溶剂进一步快速挥发为气相，大大降低了碳浆干燥时间，降低溶剂对钙钛矿的腐蚀，为制备稳定、高效碳电极太阳能电池打下良好基础。

技术领域

本发明涉及材料科学技术、薄膜制备技术和太阳电池制备技术领域，特别是涉及一种碳电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法。

背景技术

自2009年钙钛矿电池获得3.9％的效率以来，该类电池引起了热烈的讨论和研究。目前已认证最高效率为22.1％。但是传统的含HTM金属电极的钙钛矿太阳能电池仍然存在着很多问题。由于Spiro-MeOTAD等HTM的存在，使得电池稳定性较差、而且价格昂贵；贵金属电极，例如Ag价格昂贵而且会与钙钛矿发生反应；贵金属Au电极价格昂贵同时其制备工艺也限制了钙钛矿电池的大规模低成本连续化生产。碳材料因其储量丰富，功函数适宜，性质稳定等特性，是贵金属电极的理想替代品。因此，经济稳定的碳电极钙钛矿电池必将是钙钛矿太阳能电池发展的一大趋势。

目前使用的碳电极钙钛矿电池大多在制备过程中阴极碳浆料里面含有的溶剂会对钙钛矿造成一定的腐蚀。碳浆在干燥的过程中会对钙钛矿进行溶解，使得原本致密全覆盖的钙钛矿出现裸漏。钙钛矿吸光层的致密程度严重的影响着的电池的输出性能。碳浆中的溶剂对钙钛矿的腐蚀程度主要受到溶剂种类、温度、腐蚀时间等的影响。因此，针对不同种类碳浆，寻找普适方法来解决碳浆中溶剂对钙钛矿的腐蚀问题，对碳电极钙钛矿电池的研究发展有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法，该方法通过负压加速碳浆中溶剂的挥发，从而降低碳浆的干燥时间，能够有效的降低碳浆中溶剂对钙钛矿的腐蚀，对不同种类的碳浆具有普适性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种碳电极钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：

1)、在透明导电基底上，依次制备电子传输层和钙钛矿薄膜，此时钙钛矿薄膜作为待涂覆层；或者在透明导电基底上，依次制备电子传输层、钙钛矿薄膜和空穴传输层，此时，空穴传输层作为待涂覆层；

2)、在待涂覆层上涂覆碳浆，并对碳浆进行干燥，制备出碳电极，即制得碳电极钙钛矿太阳能电池；其中对碳浆进行干燥具体为：在碳浆表面进行加热，同时在透明导电基底底面进行冷却，在负压下对碳浆干燥，其中，所述负压指的是气压小于一个大气压。

优选地，所述透明导电基底为ITO(氧化铟锡)、FTO(掺氟氧化锡)、ATO(氧化锡锑)或透明金属电极；

所述电子传输层的材质为TiO₂、Cl或Mg或Y或In掺杂TiO₂、ZnO、Al₂O₃、CdS、富勒烯类化合物；

所述钙钛矿薄膜为ABX_nY_3-n，(0≤n≤3)其中A为MA(甲胺)、FA(甲脒)、5-AVA(5-异戊酸铵)或C_S；B为Cu、Ni、Fe、Co、Mn、Cr、Cd、Sn、Pb、Pd、Ge、Eu或Yb；X、Y为I、Br或Cl；

所述空穴传输层为NiO、CuI或CuSCN。

优选地，所述富勒烯类化合物为富勒烯或富勒烯衍生物。进一步地，常见的富勒烯衍生物有PC61BM、P60CBM。