[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池背电极及制备方法

说明书

本发明涉及钙钛矿太阳能电池制备技术领域，且公开了一种钙钛矿太阳能电池背电极，包括以下重量份数配比的原料：64份微米Cu粉、9.6份微米Ni粉、6.4份微米Be粉、2～5份硅酸钠、10～20份硅酸钾、10～15份硅溶胶、5～10份甲基三甲氧基硅烷。本发明还公开了一种钙钛矿太阳能电池背电极的制备方法。本发明解决了现有技术中的钙钛矿太阳能电池背电极，存在的增加了电池的成本并破坏了电池的长期稳定性的技术问题，以及解决了现有技术中制备钙钛矿太阳能电池背电极的方法，在制备背电极的过程中所需要的高温环境容易使钙钛矿吸收层发生分解变质的技术问题。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池制备技术领域，具体为一种钙钛矿太阳能电池背电极及制备方法。

背景技术

与其他太阳能电池技术相比，钙钛矿太阳能电池(PSCs)优点众多，从钙钛矿材料本身来说，它的载流子迁移率高、能带宽度合适、光吸收能力强，在电池制作方面，其制备工艺简单，成本低廉，原材料来源广泛，基于上述优点，钙钛矿太阳能电池被认为是非常有前景的下一代太阳能电池，具有很高的研究价值。

钙钛矿太阳能电池主要由四部分组成，第一是电子收集层，其主要作用是传输电子和收集电子，目前作为电子收集层的主要材料是TiO₂、ZnO等；第二是钙钛矿吸光层，主要为CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbI₂Cl、CH₃NH₃PbBr₃等；第三是空穴传输层，其中大多应用Spiro-MeOTAD这种有机材料；第四是背电极，传统的钙钛矿太阳能电池主要应用贵金属Au、Ag等。

钙钛矿太阳能电池的工作原理为：太阳光照射到钙钛矿光敏剂CH₃NH₃PbI₃上，钙钛矿受太阳能激发会产生电子(e^-)-空穴(h⁺)激子对，由于钙钛矿的导带高于TiO₂的导带，所以e^-扩散到n-型半导体界面时被迅速注入其导带中，然后经FTO导入外电路，同样的，空穴经由空穴传输材料到达背电极，并由外电路中的电子还原，从而形成一个闭合回路。

但是若想把钙钛矿太阳能电池实现产业化的大规模生产还存着一定的问题，比如通常以贵金属Au或Ag作为钙钛矿电池的背电极，这些金属不仅存储量有限，价格十分昂贵，而且金属Ag还容易被钙钛矿所腐蚀，不利于电池的长期稳定性。因此，使用上述金属作为钙钛矿电池的背电极，无疑是增加了电池的成本并破坏了电池的长期稳定性。另外采用金属Au来作为背电极，所采用的方法是高耗能的真空蒸镀法，这无疑又大大的提高了制作太阳能电池的成本，限制了今后商业化的大规模生产。因此开发廉价的新材料来替代贵金属Au作为钙钛矿太阳能电池的背电极势在必行。

由于碳材料的功函数(-5.0eV)和金属Au的功函数(-5.1eV)非常接近，所以用廉价丰富的碳材料来取代贵金属Au作为钙钛矿太阳能电池的背电极是降低电池成本的非常有效的途径之一，然而有机-无机杂化钙钛矿的结构与性能对溶剂与温度的改变非常敏感，尤其在高温条件(>150℃)下，钙钛矿很容易分解变质，因此直接在有机-无机杂化钙钛矿光敏剂上制备碳背电极是非常困难的。

本发明提供一种钙钛矿太阳能电池背电极及制备方法，旨在解决现有技术中的钙钛矿太阳能电池背电极，存在的增加了电池的成本并破坏了电池的长期稳定性的技术问题，以及解决现有技术中制备钙钛矿太阳能电池背电极的方法，在制备背电极的过程中所需要的高温环境容易使钙钛矿吸收层发生分解变质的技术问题。

发明内容

(一)解决的技术问题