一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池及制备方法技术

本发明专利技术属于太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池及制备方法，本发明专利技术通过从下到上依次叠层设置透明导电基体

【技术实现步骤摘要】
一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池及制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能电池制备
，具体涉及一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池及制备方法
。

技术介绍

[0002]钙钛矿太阳能电池
(Perovskite solar cells
，
PSCs)
是利用钙钛矿型有机无机杂化半导体材料作为吸光层的太阳能电池，属于第三代太阳能电池
。PSCs
器件因其高光电转换效率
、
低成本溶液法制造等优异的光电性能而受到人们广泛关注
。
然而目前高效的
PSCs
大多采用铅基钙钛矿作为吸收材料
。
在电池收到破坏时，该钙钛矿会溶解到雨水，泄漏到环境中去，甚至还会进入人体中造成不可逆转的伤害
。
因此，寻求合适手段解决钙钛矿太阳能电池中铅污染问题是未来的研究方向之一
。
[0003]常用的铅离子防污染的策略主要包括物理封装和化学吸附
。Jiang
等人模拟了
PSCs
模块被冰雹等破坏的现实场景，并定量测量了不同天气条件下被破坏的
PSCs
模块的铅泄漏率
。
结果表明铅泄漏强烈依赖于封装方法，采用自修复聚合物与
PSCs
模块正面的玻璃罩相结合，可以有效地减少铅泄漏
。
[0004]尽管采用合适的封装材料进行可有效地防止铅离子的泄漏，但是钙钛矿层中的水溶性的
Pb
>2+
的含量并未减少，一旦物理封装长期服役失效，或者遭到破坏，铅离子仍然会泄露到环境中，造成铅离子污染
。
黄劲松课题组报道了一种可自愈的
、
铅吸附的钙钛矿模块离子凝胶基封装材料，该材料含有可吸附铅离子的丙烯酸
(AA)
和三丁基
(
甲基
)
磷酸二甲基铵
(TPDP)
离子液体
。
当太阳能电池模块分别在汽车倾轧
、
水溶液中浸渍
45
天后，离子凝胶封装电池模块的抗泄露能够实现了3个数量级提高
。
[0005]因此，现有的
PSCs
的封装材料遭到破坏时，会使得铅离子泄露到环境中，造成铅离子污染
。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池及制备方法，以解决现有的
PSCs
的封装材料遭到破坏时，使得铅离子泄露到环境中，造成铅离子污染的问题
。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池，所述基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池包括：
[0009]从下到上依次叠层设置的透明导电基体
、
电子传输层
、
钙钛矿膜和吸铅碳电极；
[0010]所述吸铅碳电极通过吸铅碳浆料制成，吸铅碳浆料包括：导电材料
、
粘结剂和吸铅添加剂
。
[0011]进一步的，所述导电材料为微米级石墨
、
纳米级炭黑颗粒
、
石墨烯或碳纳米管中的一种或多种
。
[0012]进一步的，所述粘结剂包括环氧树脂
、
酚醛树脂
、
聚酯树脂或丙烯酸树脂中的一种或多种，粘结剂在吸铅碳浆料中的质量占比为5％～
50
％
。
[0013]进一步的，所述吸铅添加剂为含氧基团功能化的生物炭材料，含氧基团包括酸酐
、
羧基
、
羟基或酯基；吸铅添加剂在吸铅碳浆料中的质量占比为3％～
20
％
。
[0014]进一步的，所述吸铅碳电极通过吸铅碳浆料干燥而成，吸铅碳浆料中的溶剂为三氯甲烷
、
氯苯
、
乙二醇丁醚醋酸酯或丙二醛甲醚醋酸酯中的一种或多种
。
[0015]进一步的，所述电子传输层通过
TiCl4溶液制备而成
。
[0016]进一步的，所述钙钛矿膜通过
MAPbI3钙钛矿溶液制备而成
。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：
[0018]在透明导电基体上依次制备电子传输层和钙钛矿膜；
[0019]涂覆一层厚度为
10
μ
m
‑
40
μ
m
的吸铅碳浆；
[0020]在
80℃
‑
120℃
的温度下加热制备，得到基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池
。
[0021]进一步的，所述电子传输层通过将透明导电基体放入
0.2mol/L
的
TiCl4溶液中，在
90℃
下加热水解
50min
后，通过
500℃
热处理
30min
制备而成
。
[0022]进一步的，所述钙钛矿膜通过
1mol/L
的
MAPbI3钙钛矿溶液滴加到电子传输层上，经过
2500rad
旋涂，反溶剂制备，并在
100℃
热处理
10min
制备而成
。
本专利技术至少具有以下有益效果：
[0023]1、
本专利技术通过从下到上依次叠层设置透明导电基体
、
电子传输层
、
钙钛矿膜和吸铅碳电极，吸铅碳电极通过吸铅碳浆料干燥而成，吸铅碳浆料包括：导电材料
、
粘结剂和吸铅添加剂，吸铅碳浆料微纳多孔结构以及含氧基团功能化的生物炭材料添加剂的设计，制备出兼具吸铅性能的导电性良好的碳电极
。
吸铅碳电极的位于电池内部，可在铅离子泄露时，快速
、
及时
、
原位实现铅离子吸附
。
同时在吸铅结构和材料的协同设计，可增强碳电极对铅离子的吸附能力
。
[0024]2、
本专利技术制备出的电池能够与现有的碳电极钙钛矿太阳能电池的制备工艺相兼容，展现了简单易操作，成本低廉，便于大面积生产等优点
。
附图说明
[0025]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
[0026]在附图中：
[0027]图1为基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池的结构示意图；
[0028]图2为
20
μ
m
商用碳电极电池的电流密度与电压曲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池包括：从下到上依次叠层设置的透明导电基体
、
电子传输层
、
钙钛矿膜和吸铅碳电极；所述吸铅碳电极通过吸铅碳浆料制成，吸铅碳浆料包括：导电材料
、
粘结剂和吸铅添加剂
。2.
根据权利要求1所述的一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述导电材料为微米级石墨
、
纳米级炭黑颗粒
、
石墨烯或碳纳米管中的一种或多种
。3.
根据权利要求1所述的一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述粘结剂包括环氧树脂
、
酚醛树脂
、
聚酯树脂或丙烯酸树脂中的一种或多种，粘结剂在吸铅碳浆料中的质量占比为5％～
50
％
。4.
根据权利要求1所述的一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述吸铅添加剂为含氧基团功能化的生物炭材料，含氧基团包括酸酐
、
羧基
、
羟基或酯基；吸铅添加剂在吸铅碳浆料中的质量占比为3％～
20
％
。5.
根据权利要求1所述的一种基于吸铅碳电极钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述吸铅碳电极通过吸铅碳浆料干燥而成，吸铅碳浆料中的溶剂为三氯甲烷
、
氯苯
、
乙二醇丁醚醋酸酯或丙二醛甲醚醋酸酯中的一种或多种
。6.
根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗亚萍，吴帆，樊威，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：