[发明专利]多孔钙钛矿薄膜、碳浆料与基于碳电极的太阳能电池

权利要求书

1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池从下向上依次包括：透明导电衬底、空穴阻挡层、介孔电子传输层、多孔钙钛矿光吸收层和碳对电极层，其中，所述多孔钙钛矿光吸收层为含有多孔结构的钙钛矿薄膜，所述碳对电极层由碳浆料涂覆于所述多孔钙钛矿光吸收层上而形成；

所述钙钛矿薄膜的化学式为ABX₃，其中A为至少一种一价阳离子，B为Pb²⁺、Sn²⁺、Ge²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、和Ni²⁺中的至少一种，X为Cl^-、Br^-、I^-、SCN^-、BF₄^-中的至少一种；

所述多孔结构为介孔结构、大孔结构、或者分级孔结构，所述多孔结构选自如下结构中的任意一种：

多孔结构贯穿薄膜的断面；

薄膜的一侧为多孔结构，薄膜的另一侧为致密结构；

薄膜两侧为多孔结构但中间为致密结构；或者

多孔结构沿薄膜的断面呈梯度分布。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，A为CH₃NH₃⁺、NH₂-CH=NH₂⁺、Cs⁺、Li⁺、C₄H₉NH₃⁺、CH₆N₃⁺、Na⁺、K⁺中的至少一种或混合离子。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述多孔钙钛矿光吸收层的厚度为 100～600nm。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述碳浆料包括：1～60wt％的碳材料、30wt％以下的空穴提取材料、30wt％以下的粘结剂和20～99 wt％的溶剂。

5.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿薄膜的制备方法包括如下步骤：

（1）钙钛矿前驱体溶液制备：将B的卤化物和X的一价阳离子盐溶解在含氧基团溶剂中形成钙钛矿前驱体溶液；

（2）将步骤（1）获得的钙钛矿前驱体溶液涂覆在基底上形成钙钛矿前驱体薄膜；

（3）将步骤（2）所述的钙钛矿前驱体薄膜进行结晶处理得到钙钛矿薄膜。

6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，步骤（1）中，B的卤化物和X的一价阳离子盐的摩尔比为1：10～10：1；所述含氧基团溶剂为二甲基甲酰胺、二甲亚砜、γ-丁内酯和N-甲基-2-吡咯烷酮中的至少一种。

7.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，步骤（3）中，所述结晶处理为热处理或非热处理。

8.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述热处理为于室温～150℃保温120分钟以下。

9.根据权利要求7所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述非热处理为溶剂挥发诱导薄膜结晶。

10.根据权利要求4所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述碳材料由质量比为1:20～20:1的第一组分和第二组分组成，所述第一组分为石墨粉和/或碳纤维，所述第二组分为碳黑、介孔碳、石墨烯和碳纳米管中的至少一种。