本发明涉及钙钛矿太阳能电池制备
技术领域：
，具体为一种钙钛矿太阳能电池背电极及制备方法。
背景技术：
：与其他太阳能电池技术相比，钙钛矿太阳能电池(pscs)优点众多，从钙钛矿材料本身来说，它的载流子迁移率高、能带宽度合适、光吸收能力强，在电池制作方面，其制备工艺简单，成本低廉，原材料来源广泛，基于上述优点，钙钛矿太阳能电池被认为是非常有前景的下一代太阳能电池，具有很高的研究价值。钙钛矿太阳能电池主要由四部分组成，第一是电子收集层，其主要作用是传输电子和收集电子，目前作为电子收集层的主要材料是tio2、zno等；第二是钙钛矿吸光层，主要为ch3nh3pbi3、ch3nh3pbi2cl、ch3nh3pbbr3等；第三是空穴传输层，其中大多应用spiro-meotad这种有机材料；第四是背电极，传统的钙钛矿太阳能电池主要应用贵金属au、ag等。钙钛矿太阳能电池的工作原理为：太阳光照射到钙钛矿光敏剂ch3nh3pbi3上，钙钛矿受太阳能激发会产生电子(e-)-空穴(h+)激子对，由于钙钛矿的导带高于tio2的导带，所以e-扩散到n-型半导体界面时被迅速注入其导带中，然后经fto导入外电路，同样的，空穴经由空穴传输材料到达背电极，并由外电路中的电子还原，从而形成一个闭合回路。但是若想把钙钛矿太阳能电池实现产业化的大规模生产还存着一定的问题，比如通常以贵金属au或ag作为钙钛矿电池的背电极，这些金属不仅存储量有限，价格十分昂贵，而且金属ag还容易被钙钛矿所腐蚀，不利于电池的长期稳定性。因此，使用上述金属作为钙钛矿电池的背电极，无疑是增加了电池的成本并破坏了电池的长期稳定性。另外采用金属au来作为背电极，所采用的方法是高耗能的真空蒸镀法，这无疑又大大的提高了制作太阳能电池的成本，限制了今后商业化的大规模生产。因此开发廉价的新材料来替代贵金属au作为钙钛矿太阳能电池的背电极势在必行。由于碳材料的功函数(-5.0ev)和金属au的功函数(-5.1ev)非常接近，所以用廉价丰富的碳材料来取代贵金属au作为钙钛矿太阳能电池的背电极是降低电池成本的非常有效的途径之一，然而有机-无机杂化钙钛矿的结构与性能对溶剂与温度的改变非常敏感，尤其在高温条件(>150℃)下，钙钛矿很容易分解变质，因此直接在有机-无机杂化钙钛矿光敏剂上制备碳背电极是非常困难的。本发明提供一种钙钛矿太阳能电池背电极及制备方法，旨在解决现有技术中的钙钛矿太阳能电池背电极，存在的增加了电池的成本并破坏了电池的长期稳定性的技术问题，以及解决现有技术中制备钙钛矿太阳能电池背电极的方法，在制备背电极的过程中所需要的高温环境容易使钙钛矿吸收层发生分解变质的技术问题。技术实现要素：(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种钙钛矿太阳能电池背电极及制备方法，解决了现有技术中的钙钛矿太阳能电池背电极，存在的增加了电池的成本并破坏了电池的长期稳定性的技术问题，以及解决了现有技术中制备钙钛矿太阳能电池背电极的方法，在制备背电极的过程中所需要的高温环境容易使钙钛矿吸收层发生分解变质的技术问题。(二)技术方案为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钙钛矿太阳能电池背电极，包括以下重量份数配比的原料：64份微米cu粉、9.6份微米ni粉、6.4份微米be粉、2～5份硅酸钠、10～20份硅酸钾、10～15份硅溶胶、5～10份甲基三甲氧基硅烷。优选的，所述cu粉、ni粉和be粉的平均粒径≤25um。一种钙钛矿太阳能电池背电极的制备方法，包括以下步骤：s1.取64份微米cu粉、9.6份微米ni粉、6.4份微米be粉，备用；s2.将2～5份硅酸钠溶解在蒸馏水中，混合均匀后，配制得到分散剂溶液a；s3.将10～20份硅酸钾溶解在蒸馏水中，混合均匀后，配制得到分散剂溶液b；s4.将步骤s2中的分散剂溶液a加入到装有搅拌器的反应器中，在180～300r/min的搅拌速率下，缓慢加入步骤s1中的ni粉，ni粉添加完毕后，再将步骤s1中的be粉缓慢加入到上述反应器中，在180～300r/min下搅拌反应30～80min，制备得到组分a；s5.将步骤s3中的分散剂溶液b加入到装有搅拌器的反应器中，在搅拌下，缓慢加入步骤s101中的cu粉，cu粉添加完毕后，制备得到组分b；s6.将步骤s5中的组分b倒入装有高速搅拌器和加热装置的反应器中，在搅拌下慢慢加入10～15份硅溶胶，滴加完硅溶胶后，将体系升温到50℃，再向反应器中滴加5～10份甲基三甲氧基硅烷，在此过程中补加蒸馏水使体系的ph值为10，滴加完硅烷后，在3000～3500r/min下搅拌2h，制备得到10cu-1.6ni-7be合金浆料；s7.先采用刮涂方法将步骤s6中的10cu-1.6ni-7be合金浆料涂布在钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层上，在室温、相对湿度50～85％下，涂膜完全固化后，制备得到背电极。优选的，所述步骤s6中，滴加完硅烷后，在3000r/min下搅拌2h。(三)有益的技术效果与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：本发明将同等粒径的微米级cu粉、微米级ni粉、微米级be粉均匀分散在高模数硅酸钾溶液中，制备得到10cu-1.6ni-7be合金浆料，采用刮涂方法将10cu-1.6ni-7be合金浆料涂布在钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层上，在室温、相对湿度50～85％下，10cu-1.6ni-7be合金浆料在高模数硅酸钾溶液、硅溶胶和甲基三甲氧基硅烷的共同作用下发生交联固化反应，生成背电极，该背电极以10cu-1.6ni-7be合金为主要导电组分，与现有技术中au背电极相比，显著降低了钙钛矿太阳能电池背电极的制作成本，且10cu-1.6ni-7be合金不容易被钙钛矿所腐蚀，有利于电池的长期稳定性；本发明的背电极的制备温度为常温，与现有技术中au背电极的制备温度>150℃相比，取得了显著降低背电极制备温度的技术效果。具体实施方式以下实施例中用到的高模数硅酸钾溶液均采用以下方法制备。制备高模数硅酸钾溶液的原材料包括：硅酸钾溶液，青岛泡花碱厂；硅溶胶，江阴国联化工有限公司；甲基三甲氧基硅烷，化学纯，上海化学试剂采购供应站；其中，硅酸钾溶液的基本性质见表1，硅溶胶的基本性质见表2；表1硅酸钾溶液的基本性质规格氧化钾％二氧化硅％模数(m)黏度(20℃)pa·sqpy405-1≥11.5≥253.15～3.3≤0.6表2硅溶胶的基本性质规格二氧化硅％ph黏度(20℃)pa·s硅溶胶透明度ch83-12525±19～113～6×10-310高模数硅酸钾溶液的制备方法包括以下步骤：将100g硅酸钾溶液倒入装有高速搅拌器和加热装置的反应器中，在搅拌下慢慢加入15g硅溶胶，滴加完硅溶胶后，将体系升温到50℃，再向反应器中滴加6g甲基三甲氧基硅烷，在此过程中补加蒸馏水使体系的ph值为10，滴加完硅烷后，在3500r/min下搅拌2.0h，即得到高模数硅酸钾溶液。实施例一：背电极的制备方法包括以下步骤：s101.取64g平均粒径≤25um的cu粉、9.6g平均粒径≤25um的ni粉、6.4g平均粒径≤25um的be粉，备用；s102.将2g硅酸钠溶解在15ml蒸馏水中，混合均匀后，配制得到分散剂溶液a；s103.将16g硅酸钾溶解在35ml蒸馏水中，混合均匀后，配制得到分散剂溶液b；s104.将步骤s102中的分散剂溶液a加入到装有搅拌器的反应器中，在180r/min的搅拌速率下，缓慢加入步骤s101中的ni粉，ni粉添加完毕后，再将步骤s101中的be粉缓慢加入到上述反应器中，在180r/min下搅拌反应30min，制备得到组分a；s105.将步骤s103中的分散剂溶液b加入到装有搅拌器的反应器中，在120r/min的搅拌速率下，缓慢加入步骤s101中的cu粉，cu粉添加完毕后，在120r/min下搅拌反应60min，制备得到组分b；s106.将步骤s105中的组分b倒入装有高速搅拌器和加热装置的反应器中，在搅拌下慢慢加入15g硅溶胶，滴加完硅溶胶后，将体系升温到50℃，再向反应器中滴加6g甲基三甲氧基硅烷，在此过程中补加蒸馏水使体系的ph值为10，滴加完硅烷后，在3000r/min下搅拌2h，制备得到10cu-1.6ni-7be合金浆料；s107.先采用刮涂方法将步骤s106中的10cu-1.6ni-7be合金浆料涂布在钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层上，在室温、相对湿度50～85％下，涂膜完全固化后，制备得到背电极。实施例二：背电极的制备方法包括以下步骤：s201.取64g平均粒径≤25um的cu粉、9.6g平均粒径≤25um的ni粉、6.4g平均粒径≤25um的be粉，备用；s202.将3g硅酸钠溶解在15ml蒸馏水中，混合均匀后，配制得到分散剂溶液a；s203.将10g硅酸钾溶解在35ml蒸馏水中，混合均匀后，配制得到分散剂溶液b；s204.将步骤s202中的分散剂溶液a加入到装有搅拌器的反应器中，在240r/min的搅拌速率下，缓慢加入步骤s201中的ni粉，ni粉添加完毕后，再将步骤s201中的be粉缓慢加入到上述反应器中，在240r/min下搅拌反应50min，制备得到组分a；s205.将步骤s203中的分散剂溶液b加入到装有搅拌器的反应器中，在180r/min的搅拌速率下，缓慢加入步骤s201中的cu粉，cu粉添加完毕后，在180r/min下搅拌反应90min，制备得到组分b；s206.将步骤s205中的组分b倒入装有高速搅拌器和加热装置的反应器中，在搅拌下慢慢加入12g硅溶胶，滴加完硅溶胶后，将体系升温到50℃，再向反应器中滴加5g甲基三甲氧基硅烷，在此过程中补加蒸馏水使体系的ph值为10，滴加完硅烷后，在3200r/min下搅拌2h，制备得到10cu-1.6ni-7be合金浆料；s107.先采用刮涂方法将步骤s106中的10cu-1.6ni-7be合金浆料涂布在钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层上，在室温、相对湿度50～85％下，涂膜完全固化后，制备得到背电极。实施例三：背电极的制备方法包括以下步骤：s301.取64g平均粒径≤25um的cu粉、9.6g平均粒径≤25um的ni粉、6.4g平均粒径≤25um的be粉，备用；s302.将5g硅酸钠溶解在15ml蒸馏水中，混合均匀后，配制得到分散剂溶液a；s303.将20g硅酸钾溶解在35ml蒸馏水中，混合均匀后，配制得到分散剂溶液b；s304.将步骤s302中的分散剂溶液a加入到装有搅拌器的反应器中，在300r/min的搅拌速率下，缓慢加入步骤s301中的ni粉，ni粉添加完毕后，再将步骤s301中的be粉缓慢加入到上述反应器中，在300r/min下搅拌反应80min，制备得到组分a；s305.将步骤s203中的分散剂溶液b加入到装有搅拌器的反应器中，在180r/min的搅拌速率下，缓慢加入步骤s301中的cu粉，cu粉添加完毕后，在180r/min下搅拌反应90min，制备得到组分b；s306.将步骤s305中的组分b倒入装有高速搅拌器和加热装置的反应器中，在搅拌下慢慢加入10g硅溶胶，滴加完硅溶胶后，将体系升温到50℃，再向反应器中滴加10g甲基三甲氧基硅烷，在此过程中补加蒸馏水使体系的ph值为10，滴加完硅烷后，在3500r/min下搅拌2h，制备得到10cu-1.6ni-7be合金浆料；s307.先采用刮涂方法将步骤s306中的10cu-1.6ni-7be合金浆料涂布在钙钛矿太阳能电池的钙钛矿吸光层上，在室温、相对湿度50～85％下，涂膜完全固化后，制备得到背电极。性能测试：对上述实施例与对比例中制备出的钙钛矿太阳能电池的进行性能测试，性能数据如下：当前第1页12