一种碳电极添加剂、碳电极浆料及其制备方法、应用技术

本发明专利技术提供一种碳电极添加剂、碳电极浆料及其制备方法、应用，所述碳电极添加剂，具有如式(Ⅰ)所示的结构。本发明专利技术的碳电极添加剂可以水解，其水解产物能够在炭黑或者石墨表面形成氟化烷烃自组装层，通过碳

【技术实现步骤摘要】
一种碳电极添加剂、碳电极浆料及其制备方法、应用


[0001]本专利技术涉及太阳能电池制备
，特别是指一种碳电极添加剂、碳电极浆料及其制备方法、应用。

技术介绍

[0002]与常规钙钛矿太阳能电池相比，无空穴可印刷介观太阳能电池没有空穴传输层，钙钛矿吸光层与碳电极直接接触。无空穴介观太阳能电池具有制备工艺简单、成本低廉、可大面积生产以及稳定性优异等优点。
[0003]目前，无空穴介观太阳能电池中的介孔碳电极浆料主要包括导电石墨、导电炭黑、二氧化锆高温粘结剂以及纤维素作为粘结剂和造孔剂，由此得到的碳电极功函数通常为5.0eV。但是，碘铅甲胺(MAPbI3)钙钛矿和碘铅甲脒(FAPbI3)钙钛矿的价带分别为5.4eV和5.7eV，因此，碳电极与钙钛矿层之间存在能级失配问题，导致载流子非辐射复合增加，限制了器件的开路电压和器件性能。
[0004]鉴于此，目前亟待提出一种高功函的介孔碳电极，以进一步提高无空穴可印刷介观太阳能电池的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种碳电极添加剂、碳电极浆料及其制备方法、应用，以解决现有技术中的无空穴可印刷介观太阳能电池的碳电极功函低、与钙钛矿层之间存在较大的能级失配的技术问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种碳电极添加剂，具有如式(Ⅰ)所示的结构：
[0008][0009]其中，R为碳原子数为1
‑
3的烷基；n为
‑
CF2‑
的重复单元数目，为整数，且0≤n≤5。
[0010]本专利技术还提供一种碳电极浆料，含有所述的碳电极添加剂。
[0011]优选地，所述的碳电极浆料，还包括导电石墨、导电炭黑、粘结剂、造孔剂、溶剂。
[0012]优选地，所述导电石墨为石墨或功能化石墨的一种或多种；
[0013]其中，所述功能化石墨为氟化石墨。
[0014]任选地，所述导电炭黑为炭黑或功能化炭黑中的一种或多种；
[0015]其中，所述功能化炭黑为氮化炭黑。
[0016]任选地，所述粘结剂为二氧化锆；
[0017]任选地，所述造孔剂为乙基纤维素；
[0018]任选地，所述溶剂为乙醇或松油醇中的一种或多种。
[0019]优选地，所述碳电极添加剂与所述导电石墨、所述导电炭黑的质量之和的重量比为(0.1
‑
10):100。
[0020]优选地，所述的碳电极浆料，包括如下重量份的原料：
[0021][0022]本专利技术还提供一种所述的碳电极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0023]取导电石墨、导电炭黑、粘结剂、造孔剂、溶剂，混合均匀，向混合物中加入碳电极添加剂，混合均匀，得到碳电极浆料。
[0024]优选地，所述的碳电极浆料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0025]取导电石墨、导电炭黑、粘结剂、造孔剂、溶剂，混合均匀，向混合物中加入碳电极添加剂，并进行球磨或砂磨，混合均匀，再将所述溶剂除去，进行研磨，得到碳电极浆料。
[0026]进一步优选地，所述溶剂的除去采用旋蒸设备。所述研磨采用三辊机。
[0027]优选地，所述的碳电极浆料的制备方法，还包括在加入所述碳电极添加剂后加入水或酸的步骤。
[0028]进一步优选地，所述水或酸与所述碳电极添加剂的质量比为(0.1
‑
2)：1。
[0029]本专利技术还提供一种所述的碳电极浆料在制备介观太阳能电池中的碳电极的应用。
[0030]优选地，所述的碳电极浆料采用刮涂、丝网印刷的方式制为碳电极。
[0031]本专利技术还提供一种介观太阳能电池，包括所述的碳电极浆料制备得到的碳电极。
[0032]本专利技术的上述方案至少包括以下有益效果：
[0033](1)本专利技术的碳电极添加剂，具有如式(Ⅰ)所示的结构。如式(Ⅰ)所示的结构的所述碳电极添加剂可以水解，其水解产物为如式(Ⅱ)所示的结构的氟化硅醇或者如式(Ⅲ)所示的结构的氟化硅氧烷缩聚物，具体如下：
[0034][0035]其中，所述氟化硅氧烷缩聚物为氟化硅醇继续脱水缩合形成。
[0036]上述水解产物能够在炭黑或者石墨表面形成氟化烷烃自组装层，通过碳
‑
氟键形成表面偶极作用，可以有效提高碳电极的功函数，能级可达到大于5.3eV的功函数，即不存在能级问题，解决了无空穴可印刷介观太阳能电池中碳电极与钙钛矿层能级失配问题，达到了提高太阳能电池性能的技术效果。此外，碳
‑
氟键具有高疏水性，有利于提高碳电极的疏水性以提高电池的性能和稳定性。
[0037](2)本专利技术的碳电极浆料，可以通过刮涂、涂布、丝网印刷等方式，可大面积生产碳电极，工艺简单、成本低廉。
附图说明
[0038]图1是本专利技术实施例1及对比例1中制备得到的介观太阳能电池的电流
‑
电压曲线图。
具体实施方式
[0039]下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0040]实施例1
[0041]本实施例的碳电极添加剂，具有如式(Ⅰ)所示的结构：
[0042][0043]其中，R为碳原子数为2的烷基；n为
‑
CF2‑
的重复单元数目，等于5。即所述碳电极添加剂为1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三乙氧基硅烷，其化学式如下：
[0044][0045]所述1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三乙氧基硅烷的CAS为51851
‑
37
‑
7，可以通过购买市售产品获得，也可以自行制备。本实施例中，所述1H,1H,2H,2H
‑
全氟辛基三乙氧基硅烷购买自南京能德新材料技术有限公司。
[0046]本实施例的碳电极浆料，含有上述碳电极添加剂。所述的碳电极浆料，还包括导电石墨、导电炭黑、粘结剂、造孔剂、溶剂。其中，所述导电石墨为纯石墨；所述导电炭黑为纯炭黑；所述粘结剂为二氧化锆；所述造孔剂为乙基纤维素；所述溶剂为乙醇。
[0047]所述的碳电极浆料，具体包括如下重量份的原料：
[0048][0049]所述碳电极添加剂与所述导电石墨、所述导电炭黑的质量之和的重量比为0.1:18。
[0050]本实施例的碳电极浆料的制备方法，包括如下步骤：
[0051]取导电石墨、导电炭黑、粘结剂、造孔剂、溶剂，混合均匀，向混合物中加入碳电极添加剂、水，并进行球磨或砂磨，混合均匀，再采用旋蒸设备将所述溶剂除去，采用三辊机进行研磨，得到碳电极浆料。
[0052]其中，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳电极添加剂，其特征在于，具有如式(Ⅰ)所示的结构：其中，R为碳原子数为1
‑
3的烷基；n为
‑
CF2‑
的重复单元数目，为整数，且0≤n≤5。2.一种碳电极浆料，其特征在于，含有权利要求1所述的碳电极添加剂。3.根据权利要求2所述的碳电极浆料，其特征在于，还包括导电石墨、导电炭黑、粘结剂、造孔剂、溶剂。4.根据权利要求3所述的碳电极浆料，其特征在于，所述导电石墨为石墨或功能化石墨的一种或多种；任选地，所述导电炭黑为炭黑或功能化炭黑中的一种或多种；任选地，所述粘结剂为二氧化锆；任选地，所述造孔剂为乙基纤维素；任选地，所述溶剂为乙醇或松油醇中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的碳电极浆料，其特征在于，所述碳电极添加剂与所述导电石墨、所述导电炭黑的质量之和的重量比为(0.1
‑
10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋友宇，盛余松，
申请(专利权)人：武汉万度光能研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：