[发明专利]用于碳基钙钛矿太阳能电池的介孔碳电极及其制备方法

说明书

一种用于碳基钙钛矿太阳能电池的介孔碳电极及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：(1)制备含有纤维素和任选的NiO_X或WO_y纳米材料的碳电极浆料，其中，x为1～1.5；y为2～3；(2)将碳电极浆料涂布于碳基钙钛矿太阳能电池的一功能层上，在400～600℃烧结得到介孔碳电极。本发明介孔碳电极的制备工艺简单，成本低，可重复性好，组装的碳基钙钛矿太阳能电池具有良好的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，特别涉及一种用于碳基钙钛矿太阳能电池的碳电极及其制备方法。

背景技术

钙钛矿太阳能电池被人们广泛研究，具有光电转换效率高，成本低，制备工艺简单等优势。自2009年以来，其效率一路飙升，目前通过认证的最高效率已经达到23.3％。所有高效率的钙钛矿太阳能电池几乎都是通过蒸镀金、银等贵金属来制备对电极。这些贵金属电极及所需的高真空蒸镀设备极大地提高了电池的成本和能耗。此外，银与卤素离子的反应以及金对有源层的渗透都会造成器件性能衰退，对电池的稳定性以及大面积的商业化造成不利影响。

为了应对上述问题，碳成为一种可供选择的电极材料。且目前已经有许多研发团队制备出来使用碳电极的钙钛矿太阳能电池，并取得了较高的光电转换效率。但是，这种碳基钙钛矿太阳能电池的一个显著特征就是与有机空穴传输材料不兼容，因此目前的研究大多集中在无空穴传输材料的碳基钙钛矿太阳能电池上。而如何在碳基钙钛矿太阳能电池中应用空穴传输材料，来提高碳基钙钛矿太阳能电池的性能是亟待解决的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于碳基钙钛矿太阳能电池的介孔碳电极及其制备方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

作为本发明的一个方面，提供了一种用于碳基钙钛矿太阳能电池的介孔碳电极的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备含有纤维素和任选的NiO_X或WO_y纳米材料的碳电极浆料，其中，x为1～1.5；y为2～3；

(2)将所述碳电极浆料涂布于所述碳基钙钛矿太阳能电池的一功能层上，在400～600℃烧结得到介孔碳电极。

作为本发明的另一个方面，提供了一种使用如上所述的制备方法制得的介孔碳电极，在所述介孔碳电极内添加有作为无机空穴传输材料的NiO_X或WO_y纳米材料。

作为本发明的又一个方面，提供了一种碳基钙钛矿电池的制备方法，包括如下步骤：

步骤A：在导电透明衬底上形成致密的二氧化钛层；

步骤B：在所述致密的二氧化钛层上形成介孔二氧化钛层；

步骤C：在所述介孔二氧化钛层上形成介孔氧化铝或介孔氧化锆阻挡层；

步骤D：使用如上所述介孔碳电极的制备方法在所述介孔氧化铝或介孔氧化锆阻挡层上形成介孔碳电极；

步骤E：将钙钛矿前驱体溶液涂覆于所述介孔碳电极上，经退火处理后得到碳基钙钛矿电池。

作为本发明的再一个方面，提供了一种使用如上所述的制备方法制得的碳基钙钛矿电池，其包括：

导电透明衬底；

致密的二氧化钛层，形成于所述导电透明衬底上；

介孔二氧化钛层，形成于所述致密的二氧化钛层上；

介孔氧化铝或介孔氧化锆阻挡层，形成于所述介孔二氧化钛层上；

介孔碳电极，形成于所述介孔氧化铝或介孔氧化锆阻挡层上，所述介孔碳电极内添加有作为无机空穴传输材料的NiO_X或WO_y纳米材料；