[发明专利]以三维结构石墨烯作为背电极的钙钛矿太阳能电池及其制备

权利要求书

1.以三维结构石墨烯作为背电极的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)取氧化石墨烯溶液还原并真空冷冻干燥后，制得三维结构石墨烯气凝胶；

(2)将步骤(1)制得的三维结构石墨烯气凝胶研磨后，加入乙醇超声分散，再加入乙基纤维素和松油醇混合均匀，制得三维结构石墨烯浆料；

(3)在导电玻璃一侧表面上依次涂覆电子传输层和介孔氧化锆层，再往介孔氧化锆层上滴涂步骤(2)所制得的三维结构石墨烯浆料，高温煅烧，形成具有三维结构石墨烯层的电池前体；

(4)继续往步骤(3)中电池前体的侧部表面涂覆钙钛矿前驱体溶液，使得钙钛矿前驱体溶液渗透进三维结构的孔洞中，退火，即完成电池制备；

步骤(3)中，电子传输层为TiO₂、SnO₂、ZnO或Nb₂O₅的氧化物电子传输材料层；

介孔二氧化锆层的厚度为0.6-1μm；

步骤(3)中，三维结构石墨烯浆料的滴涂量满足：烧结后形成的三维结构石墨烯层的厚度为2～20μm；

步骤(3)中，高温烧结的工艺条件为：烧结温度为400℃，烧结时间为40min。

2.根据权利要求1所述的一种以三维结构石墨烯作为背电极的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，氧化石墨水溶液的浓度为10～50mg/ml；

氧化石墨烯溶液的还原为高温水热还原，或采用抗坏血酸、氢碘酸、二甲肼或对苯二酚作为还原剂还原。

3.根据权利要求1所述的一种以三维结构石墨烯作为背电极的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，三维结构石墨烯气凝胶、乙基纤维素、乙醇和松油醇的质量比为1:0.1～0.3:2:3。

4.根据权利要求1所述的一种以三维结构石墨烯作为背电极的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，钙钛矿前驱体溶液为钙钛矿的有机溶剂分散液，其中，钙钛矿为甲铵铅碘、甲醚铅碘或铯铅碘钙钛矿吸光材料；

钙钛矿前驱体溶液浓度为1.5M～2M，其涂覆量为25μl/cm²。

5.根据权利要求1所述的一种以三维结构石墨烯作为背电极的钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，退火的工艺条件为：在80～150℃下退火10～30min。

6.一种以三维结构石墨烯作为背电极的钙钛矿太阳能电池，其采用如权利要求1-5任一所述的制备方法制备得到。