[发明专利]一种低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括基底，基底的表面从下至上依次设有透明导电层、致密电子传输层、介孔电子传输层、介孔阻挡层和碳电极；

所述介孔电子传输层、介孔阻挡层和碳电极中渗透有钙钛矿，各层之间紧密贴合，形成稳定的层状介孔结构；

所述碳电极采用无机胶体纳米晶作为粘接剂，由无机胶体纳米晶与石墨、炭黑颗粒共混而成；所述无机胶体纳米晶表面含有大量无定型的胶相以及表面羟基，无机胶体纳米晶与石墨、炭黑颗粒表面基团产生氢键作用，所制备的碳电极具有导电性好、孔隙度高的优点。

2.根据权利要求1所述的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述无机胶体纳米晶包含SiO₂、ZrO₂、Al₂O₃、TiO₂胶体纳米晶中的一种或多种组合。

3.根据权利要求1所述的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述石墨、炭黑和无机胶体纳米晶的质量比为2：0.75：(0.05～0.2)。

4.根据权利要求1所述的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述透明导电层采用掺杂F的SnO₂，或者In₂O₃-SnO₂，透明导电层与基底形成导电玻璃FTO或ITO。

5.根据权利要求1所述的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述致密电子传输层采用TiO₂或者SnO₂制备而成。

6.根据权利要求1所述的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述介孔电子传输层采用TiO₂、SnO₂纳米晶制备而成，纳米晶的尺寸为5～30nm；

所述介孔阻挡层采用SiO₂、ZrO₂氧化物纳米晶制备而成，纳米晶的尺寸为5～30nm。

7.根据权利要求1所述的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述钙钛矿采用有机-无机杂化铅卤化物钙钛矿材料，其分子式为ABX₃，其中A为有机基团，如甲胺基、甲脒基中的一种或多种组合；B为金属阳离子，如铅离子；X为卤素离子，如氯、溴、碘中的一种或多种组合。

8.根据权利要求1～7中任一项所述低温介孔碳基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)低温介孔骨架制备：在基底上依次制备透明导电层、致密电子传输层、介孔电子传输层、介孔阻挡层和碳电极，每层都在100～150℃的温度下进行热处理，得到介孔骨架；所述碳电极由无机胶体纳米晶与石墨、炭黑颗粒共混而成；

(2)低温真空填充钙钛矿：在真空环境下，将钙钛矿前驱体溶液渗透至所述介孔电子传输层、介孔阻挡层和碳电极中，在30～100℃的温度下进行退火处理，使钙钛矿前驱体结晶，制得所述低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池。

9.根据权利要求8所述的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，钙钛矿前驱体溶液配置方法为：通过将钙钛矿材料溶解在溶剂中配制而成。

10.根据权利要求8所述的低温介孔碳基钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，采用低温真空渗透技术，将钙钛矿前驱体溶液在100℃以内的温度下渗透至所述介孔电子传输层、介孔阻挡层和碳电极中。