【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池的，尤其涉及一种导电碳浆料及钙钛矿太阳能电池器件。
技术介绍
1、传统的钙钛矿太阳能电池通常采用金、银、铜等金属作为背电极的导电材料。然而，金属材料价格昂贵，直接导致器件成本的不断增加，同时金属渗透问题也影响着器件的长期稳定性。此外，金属电极的制备主要倚赖热蒸镀与磁控溅射工艺，这既增加了设备成本，也降低了生产效率。
2、金属电极的优点：
3、1.较好的导电性：金属如金、银、铜具有良好的导电性，有助于提高电池的电导率和性能。
4、2.电荷传输速度快：金属电极的电导率高，能够快速传输电荷，有助于提高电池的光电转换效率。
5、金属电极的缺点：
6、1.高成本：需要使用真空热蒸镀法，无法使用印刷法制备，工艺复杂，制备成本高，限制其大规模商业化应用的可行性。
7、2.金属渗透问题：金属离子容易迁移进入钙钛矿层，导致器件的不稳定性，降低了电池的寿命和性能。
8、相较之下，选择碳作为背电极带来了显著的优势。首先，碳电极的制备工艺相对简单，不依赖于复杂的磁控溅射工艺，从而降低了设备成本和生产复杂度。其次，碳作为材料的成本相对较低，有助于整体器件的制造成本降低。更为重要的是，碳电极表现出卓越的稳定性，对提高钙钛矿太阳能电池的性能和维持其长期稳定运行起到了关键作用。
9、碳电极的优点：
10、1.制备工艺简单：使用碳作为背电极的制备过程相对简单，不依赖于复杂的磁控溅射工艺，浆料可在100℃下固化，与现有的印刷技术兼容，
11、2.成本低廉：相比金、银、铜，碳是相对廉价的材料，可以显著降低器件制造成本。
12、3.稳定性好：碳电极具有良好的本征稳定性，有助于提高钙钛矿太阳能电池的性能和长期稳定运行。
13、碳电极的缺点：
14、1.导电性较差：在碳界面上缺乏电荷选择性或非理想欧姆接触的问题。
15、2.p2道的填充问题：电池组件的电损耗(如图1所示)的主要原因包括电极的电阻(rs)，器件内阻(ri)以及顶电极与底电极间欧姆接触造成的电阻(rint)。其中，器件的内阻与子电池底电极与顶电极间的片电阻成正比，并且与子电池的长度和宽度也具有相关性。接触电阻则主要受电极材料、法向应力和表面条件的影响。在组件制备过程中，需要通过p1～p3道实现子电池的分离，其中，p2道的宽度在20～200μm范围内。因此，碳浆对p2道填充效果会显著影响组件的串阻和整体性能。
16、因此，未来的趋势之一是采用制备工艺简单、成本低廉且稳定性优越的碳电极，以替代传统的金属电极，从而推动钙钛矿太阳能电池向商业化发展。这个转变有望降低生产成本、提高器件性能，并促使可再生能源技术更广泛地应用于市场在现有技术中。目前，低温可印刷碳电极pscs(c-pscs)的效率明显低于金属电极对应器件，这主要归因于在碳界面上缺乏电荷选择性或非理想欧姆接触的问题，尤其在组件中这一现象会被放大。seigo ito等人在fto玻璃表面印刷银电极实现碳基钙钛矿子电池的串联，但由于银与钙钛矿的反应活性，仍会带来稳定性的风险。
17、总而言之，尽管碳电极具有低成本和稳定性的优势，但由于其与金属化电极的光电效率差距，商业应用仍然受限。为解决这些技术难题，寻找更先进的工艺和材料设计，将是c-psc的未来研究的重点。
技术实现思路
1、为了解决传统碳浆导电性差的问题，本专利技术提供了一种导电碳浆料及钙钛矿太阳能电池。
2、本专利技术的第一方面提供了一种导电碳浆料，所述浆料通过以下方法制备：将膨胀石墨干法粉碎后，与导电助剂、无机助剂及有机助剂混合，再加入溶剂进行球磨处理，后通过湿法原位剥离膨胀石墨，得到所述导电碳浆料。
3、根据第一方面的导电碳浆料，其中，所述导电助剂为bp2000或科琴黑；
4、所述无机助剂选自氧化镍、氧化钼、氧化锆、氧化铝、气相二氧化硅中的一种或多种；和/或
5、所述溶剂选自环己酮、氯苯、间二氯苯、正丁醇、松油醇、异丙醇、异己醇、异辛醇中的一种或多种。
6、根据第一方面的导电碳浆料，其中，所述有机助剂为分散助剂或有机载体；
7、其中，所述分散助剂选自peg1000、peg3000、ctab、tbab中的一种或多种，所述有机载体选自乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙二醇、聚氧乙烯中的一种或多种。
8、根据第一方面的导电碳浆料，其中，所述导电碳浆料的有机助剂为分散助剂，膨胀石墨粉碎后的尺寸为2～8μm。
9、根据第一方面的导电碳浆料，其中，所述导电碳浆料中，溶剂的质量为所述导电碳浆料总质量的70％～90％；
10、优选地，所述导电碳浆料中，膨胀石墨、导电助剂、无机助剂及分散助剂的质量比为(1～5):1:(0.1～0.5):(0.05～0.3)，更优选为(2～4):1:(0.25～0.35):(0.05～0.15)，最优选为2:1:0.3:0.1。
11、根据第一方面的导电碳浆料，其中，所述导电碳浆料的有机助剂为有机载体，膨胀石墨粉碎后的尺寸范围为1～20μm。
12、根据第一方面的导电碳浆料，其中，所述导电碳浆料中，溶剂的质量为所述导电碳浆料总质量的50％～70％；
13、优选地，所述导电碳浆料中，膨胀石墨、导电助剂、无机助剂及分散助剂的质量比为(1～5):1:(0.1～0.5):(0.1～0.5)，更优选为(3～5):1:(0.2～0.4):(0.2～0.4)，最优选为4:1:0.3:0.3。
14、本专利技术的第二方面提供了一种钙钛矿太阳能电池器件，所述钙钛矿太阳能电池器件为正置结构，自下而上依次包括：
15、底电极层，所述底电极层上划有一条或多条p1道，所述p1道将所述底电极层分隔为两个或多个子电极区；
16、功能层，所述功能层自下而上依次包括电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层，
17、所述功能层上划有一条或多条p2道，所述p2道与所述p1道平行，所述p2道与所述p1道在所述底电极层的正投影不重合，所述p2道将所述功能层分隔为两个或多个子功能区；所述p2道填充有第一方面所述的导电碳浆料；
18、形成在功能层表面的厚度为1～5μm的p2导电层，所述p2导电层由第一方面所述的导电碳浆料形成；
19、位于所述p2导电层表面的碳电极层，所述碳电极层上设置有一条或多条p3道，所述p3道将所述碳电极层分隔成两个或多个子碳电极区；所述p3道与所述p2道平行，所述p3道与所述p1道、所述p2道在所述底电极层的正投影不重合，且相邻的两个所述p1道之间设置有一个所述p2道以及一个所述p3道，所述碳电极层由第一方面所述的导电碳浆料形成。
20、根据第二方面所述的钙钛矿太阳能电池器件，其中，所述底电极层包括透明电极，所述透明电极的材料选自本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种导电碳浆料，其特征在于，所述浆料通过以下方法制备：将膨胀石墨干法粉碎后，与导电助剂、无机助剂及有机助剂混合，再加入溶剂进行球磨处理，后通过湿法原位剥离膨胀石墨，得到所述导电碳浆料。
2.根据权利要求1所述的导电碳浆料，其特征在于，所述导电助剂为BP2000或科琴黑；
3.根据权利要求1或2所述的导电碳浆料，其特征在于，所述有机助剂为分散助剂或有机载体；
4.根据权利要求3所述的导电碳浆料，其特征在于，所述导电碳浆料的有机助剂为分散助剂，膨胀石墨粉碎后的尺寸为2～8μm。
5.根据权利要求4所述的导电碳浆料，其特征在于，所述导电碳浆料中，溶剂的质量为所述导电碳浆料总质量的70％～90％；
6.根据权利要求3所述的导电碳浆料，其特征在于，所述导电碳浆料的有机助剂为有机载体，膨胀石墨粉碎后的尺寸范围为1～20μm。
7.根据权利要求6所述的导电碳浆料，其特征在于，所述导电碳浆料中，溶剂的质量为所述导电碳浆料总质量的50％～70％；
8.一种钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池器
9.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于，所述底电极层包括透明电极，所述透明电极的材料选自ITO、FTO、AZO中的一种或多种；
10.根据权利要求8所述的钙钛矿太阳能电池器件，其特征在于，所述电子传输层的厚度为30～300nm；
...【技术特征摘要】
1.一种导电碳浆料，其特征在于，所述浆料通过以下方法制备：将膨胀石墨干法粉碎后，与导电助剂、无机助剂及有机助剂混合，再加入溶剂进行球磨处理，后通过湿法原位剥离膨胀石墨，得到所述导电碳浆料。
2.根据权利要求1所述的导电碳浆料，其特征在于，所述导电助剂为bp2000或科琴黑；
3.根据权利要求1或2所述的导电碳浆料，其特征在于，所述有机助剂为分散助剂或有机载体；
4.根据权利要求3所述的导电碳浆料，其特征在于，所述导电碳浆料的有机助剂为分散助剂，膨胀石墨粉碎后的尺寸为2～8μm。
5.根据权利要求4所述的导电碳浆料，其特征在于，所述导电碳浆料中，溶剂的质量为所述导电碳浆料总质量的70％～90％；<...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹昉，代正，吴炳辉，郑南峰，
申请(专利权)人：嘉庚创新实验室，
类型：发明
国别省市：
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