[发明专利]绿色溶剂替换法干燥的导电碳浆应用于钙钛矿太阳能电池

说明书

本发明公开了一种绿色溶剂替换法制备导电碳浆工艺，并将其应用于钙钛矿太阳能电池。该钙钛矿太阳能电池结构包括依次叠层的衬底、透明电极、致密层和多孔层、钙钛矿吸光层和碳对电极，其中碳对电极的制作材料主要为一种用有机溶剂替换后干燥的导电碳浆，钙钛矿吸光层由具有钙钛矿结构的光伏材料构成。制备工艺主要在制备碳对电极材料的制备上有所创新。本发明的碳电极材料的制备仅用无水乙醇替换商业导电碳浆中的DBE溶剂，室温下可进行，其工艺简单、成本低廉、并且提高了电池的效率和稳定性，适合于各种结构的钙钛矿型太阳能对电极。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池碳对电极材料的制备方法。

背景技术

随着化石能源的不断消耗，人类世界面临着能源危机和环境污染两大问题，面对这些问题，世界各国的科学家们都在寻找一种新的清洁可再生能源来代替化石能源。清洁可再生能源有风能、地热能、潮汐能、生物质能和太阳能等。前三种受地域影响较大，有局限性，生物质能利用率较低，技术不成熟且成本较高，而太阳能不受地域限制，容易利用并且成本低。太阳能的利用方式主要是光电转换，太阳能电池就是一种把光能转化成电能的一种装置，具有环保、资源丰富、清洁可再生、成本低和与电能之间转换局限性小等诸多优点，在实际应用上有非常好的前景，因此广泛引起了人们的关注。钙钛矿太阳能电池近些年来由于其较高的转换效率成为社会的研究热点，最高的转换效率已经达到了23.2%。

传统的钙钛矿太阳能电池含有空穴传输层（HTM）金属电极，这些电极材料存在着很多的问题，如成本高，稳定性差。常用的HTM 有Spiro-MeoTAD、P3HT 和PTAA 等，这些HTM价格昂贵，而且使电池稳定性差。贵金属电极，如Au 价格昂贵且不适用于工业化生产，Ag价格昂贵并且容易与钙钛矿层反应。碳材料有着储量丰富、成本低、功函数匹配和稳定性好等优点，是上述贵金属的理想替代品。

所购买的商业化的导电碳浆中的溶剂为DBE，钙钛矿层很容易被这种导电碳浆的原溶剂破坏，使电池的稳定性和效率都不好。直接将商业导电碳浆干燥得到碳块体紧实，再次用氯苯分散的碳浆中存在大量碳块体使其不能和钙钛矿层很好的接触，导致电池效率不好。而用绿色溶剂替换法干燥的导电碳浆具有疏松多孔的结构非常容易干燥，且分散性好，与钙钛矿层的接触更加紧实，电池效率得到的明显提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单的方法将商业化的导电碳浆进行处理后用于钙钛矿太阳能电池的碳对电极的制作，其不仅能够减少对钙钛矿层的腐蚀，还能够使对电极和钙钛矿层有着更好的接触。

本发明还在于提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，该钙钛矿太阳能电池的碳电极完整性更好，与光吸收层之间接触性更好。

本发明是由以下技术方案实现的。

一种用于制备钙钛矿太阳能电池的绿色溶剂替换的导电碳浆，其制备过程为，将商业的导电碳材料分散在无水乙醇中，以形成均匀的碳浆料；用无水乙醇洗涤抽滤；以及干燥所述碳浆料层以去除所述碳浆料层中的所述有机溶剂，从而获得碳对电极材料。

具体地，导电碳浆与无水乙醇的比例为1:10。

具体地，所形成的均匀碳浆料用无水乙醇抽滤洗涤。

具体地，将抽滤得到的碳浆放在烘箱中60 ℃干燥1h。

具体地，称取一定量的干燥后碳粉用氯苯分散。

一种钙钛矿太阳能电池，其对电极是由新型溶剂替换的导电碳浆制备的。

所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述的钙钛矿太阳能电池包括依次层叠的导电衬底、电子传输层、钙钛矿吸光层和碳对电极。

进一步地，所述导电衬底包括FTO、ITO 和其它柔性基底。