一种碳对电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳对电极钙钛矿太阳能电池，该电池包括光阳极、对电极和空穴传输层，对电极为碳布，该碳布依次经过NiO前驱体混合溶液浸渍处理以及反应处理，从而使该碳布上均匀浓密的附着由NiO纳米片构成的空穴传输层；所述碳布嵌入在光阳极中的TiO2多孔层内。还提供了制备碳对电极钙钛矿太阳能电池的方法，包括空穴传输层制备步骤，在前驱体混合溶液中对碳布执行浸渍处理，接着执行反应处理，将粘附有所述前驱体混合溶液的碳布置入高压反应釜中反应；然后取出碳布进行清洗和干燥；最后执行退火处理，获得附着有空穴传输层的碳布。本发明专利技术有效提高了电池中层与层之间的接触面积，最终提高了光电转化效率。

【技术实现步骤摘要】
一种碳对电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法
本专利技术属于微纳制造
，具体涉及到一种3D半嵌入式碳对电极钙钛矿太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
钙钛矿太阳能电池是一种新型太阳能电池，是继染料敏化太阳能电池发展而来的光伏领域的新星。其采用具有钙钛矿结构的有机-金属卤化物作为电池的光敏材料。这种材料具有涵盖了可见光波长范围的宽吸收光谱，并在光电转换性能上具有突出优点。钙钛矿材料可采用溶液制备，其工艺简单，可降低制备太阳能电池的工艺成本。钙钛矿太阳能电池自2009年被制备出开始，光电转化效率已从最初的3.8％提升到了20.4％，其理论光电转化效率最高可达50％，是目前市场上销售的太阳能电池转化效率的2倍，是当今非常具有前途的光伏技术之一。目前，制备钙钛矿太阳能电池对电极的方法是：采用电子束热蒸发工艺在电池表面镀一层金或银来收集光照激发产生的空穴。电子束热蒸发工艺需要极高的真空度，加上贵金属金和银的不断消耗，使得太阳能电池制备成本较高，阻碍了电池的推广，不利于电池的规模化发展。碳在地壳中含量丰富，并且与金和银有相近的功函数，理论上可以用碳来代替金、银作为钙钛矿太阳能电池的对电极。201本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳对电极钙钛矿太阳能电池，其包括导电基底、光阳极、对电极、以及均位于光阳极和对电极间的空穴传输层和敏化层，所述光阳极包括TiO2致密层和TiO2多孔层，其特征在于，所述对电极为碳布，该碳布依次经过NiO前驱体混合溶液浸渍处理以及反应处理，从而使该碳布上均匀地附着由NiO纳米片构成的空穴传输层；所述碳布嵌入在所述光阳极的TiO2多孔层内；所述敏化层为全碘钙钛矿或氯掺杂钙钛矿。

【技术特征摘要】
1.一种碳对电极钙钛矿太阳能电池，其包括导电基底、光阳极、对电极、以及均位于光阳极和对电极间的空穴传输层和敏化层，所述光阳极包括TiO2致密层和TiO2多孔层，其特征在于，所述对电极为碳布，该碳布依次经过NiO前驱体混合溶液浸渍处理以及反应处理，从而使该碳布上均匀地附着由NiO纳米片构成的空穴传输层；所述碳布嵌入在所述光阳极的TiO2多孔层内；所述敏化层为全碘钙钛矿或氯掺杂钙钛矿。2.如权利要求1所述的一种碳对电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述TiO2多孔层厚度为500nm～5μm，所述TiO2致密层厚度为20nm～40nm。3.如权利要求1或2所述的一种碳对电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述前驱体混合溶液为同时包含有9mmol/L～11mmol/LNiCl2·6H2O、30mmol/L～50mmol/LCO(NH2)2以及15mmol/L～25mmol/LNH4F的水溶液。4.如权利要求3所述的一种碳对电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电基底是指表面溅射有氧化铟锡或氟掺杂二氧化锡的玻璃。5.一种制备如权利要求1-4之一所述碳对电极钙钛矿太阳能电池的方法，其特征在于，包括如下步骤：空穴传输层制备步骤：在前驱体混合溶液中对清洁的碳布执行浸渍处理；接着执行反应处理，将粘附有所述前驱体混合溶液的碳布置入高压反应釜中反应，反应温度为120℃～140℃，反应时间为7h～10h；然后从高压反应釜取出碳布进行清洗和干燥；最后执行退火处理，获得附着有空穴传输层的碳布；光阳极制备步骤：在导电基底上先制备TiO2致密层，再制备TiO2多孔层；对电极制备步骤：在TiO2多孔层干燥之前，将经空穴传输层制备步骤制备的碳布压入TiO2多孔层中，形成碳布嵌入在TiO2多孔层的中间结构，对中间结构执行退火处理，获得电池中间器件；敏化层的制备步骤：先使所述电池中间器件的碳布上浸渍敏化层原材料溶液，并使该敏化层原材料溶液经中间器件的碳布渗入到TiO2多孔层，接着执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖广兰，刘智勇，史铁林，谭先华，孙博，吴悠妮，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42