[发明专利]一种钙钛矿太阳能电池碳背电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池碳背电极的制备方法，包括如下步骤：S1、导电玻璃基底清洗；S2、在基底上制备阳极修饰层；S3、在阳极修饰层上制备钙钛矿活性层；所述钙钛矿活性层为CH₃NH₃PbI_3‑xCl_x和碘化亚铜‑硫脲络合物的混合前驱体溶液；S4、在钙钛矿活性层上制备阴极修饰层；S5、在阴极修饰层上通过掩膜版喷涂制备碳背电极阴极；本发明通过炭黑与碳纳米管复合，利用炭黑与钙钛矿较小的接触界面及碳纳米管良好的导电性能，通过喷涂法制备碳背电极，通过二者协同作用使电池的性能大幅提高，同时该制备工艺更加简单，为大面积钙钛矿太阳能电池的商业化生产提供了一种新的方法。

技术领域

本发明涉及钙钛矿太阳能电池制备技术，具体涉及一种钙钛矿太阳能电池碳背电极的制备方法。

背景技术

有机-无机杂化钙钛矿由于具有能带结构可调控、摩尔消光系数大、载流子迁移率高、电子-空穴扩散距离长等优势而掀起一阵研究热潮；初期，钙钛矿曾作为液态染料敏化太阳能电池和量子点太阳能电池的光敏剂，但液态电解质中的碘离子会破坏钙钛矿的稳定性，所以，研究一种新型的全固态太阳能电池迫在眉睫。

2012年，韩国科学家Nam-GyuPark研究小组以有机-无机杂化钙钛矿（CH₃NH₃PbI₃）作为光吸收层，spiro-MeOTAD作为空穴传输层，研发出了一种全固态的太阳能电池，其光电转换效率超过了9%，这种全新的太阳能电池被命名为钙钛矿太阳能电池（Perovskitesolarcells，PSCs），并在此后的三年时间内掀起了一阵研究热潮；其他研究小组也通过引入固态P型的空穴传输材料（HTM），并改进钙钛矿层的制作方法，最终使得有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池的光电转换效率达到了15%；由SnaithH.J.研究小组所制作的平板异质结钙钛矿太阳能电池光电转换效率也达到了同样的水平；YangY.研究小组通过修饰界面与调控湿度条件等，使得所制作的平板异质结钙钛矿太阳能电池的光电转化效率最终达到了19.3%；尽管钙钛矿太阳能电池已经表现出了令人精神振奋的光电转化效率，但是距离实现大规模的商业化生产仍然有很长一段距离要走；就目前的研究结果而言，这种钙钛矿太阳能电池的稳定性是一个亟待解决的关键性问题；除此之外，钙钛矿太阳能电池中所用的空穴传输材料（HTM）和真空蒸镀的贵金属Au、Ag背电极的价格非常昂贵，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钙钛矿太阳能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。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种喷涂法制备钙钛矿太阳能电池碳背电极的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钙钛矿太阳能电池碳背电极的制备方法，包括如下步骤：

S1、导电玻璃基底清洗；

S2、在基底上制备阳极修饰层；

S3、在阳极修饰层上制备钙钛矿活性层；所述钙钛矿活性层为CH₃NH₃PbI_3-xCl_x和碘化亚铜-硫脲络合物的混合前驱体溶液；

S4、在钙钛矿活性层上制备阴极修饰层；