成膜，将喷涂好的的样品在500°C下，烧结0. 5小时，制备得到致密二氧化铁薄 膜层。（2)太阳能电池的制备和组装过程
[0025] 巧铁矿薄膜光吸收层的制备：惰性气氛下，采用液相法在上述二氧化铁致密膜上 旋涂化12溶液，ll〇°C下加热5min;浸溃配好的CH3NH3I溶液，反应30min，取出后放到IPA 溶液中洗漆；最后放到70°C环境中烘干30min。
[0026] (3)空穴传输层/碳电极层的制备
[0027] 将IPA、无水己醇、碳材料及电子有机传输材料混合（摩尔比为 C&COOH:IPA:C:电子有机传输材料=100 : 100 : 1 : 10)，揽拌0. 5小时。然后用 喷雾涂膜法制备空穴传输层/碳电极层，载气流量为0. 25L/min，喷雾涂膜时间为250s，得 到巧铁矿薄膜太阳能电池的穴传输层/碳电极层。
[002引实施例2
[0029] (1)致密二氧化铁层制备
[0030] 参照实施例1中致密二氧化铁层制备过程。
[0031] (2)太阳能电池的制备和组装过程
[0032] 参照实施例1中太阳能电池的制备和组装过程。
[0033] (3)碳对电极的制备；
[0034] 参照实施例1中碳对电极的制备过程，喷涂时间调整为150s。
[0035] 实施例3
[0036] (1)致密二氧化铁层制备
[0037] 参照实施例1中致密二氧化铁层制备过程。
[003引 （2)太阳能电池的制备和组装过程
[0039] 参照实施例1中太阳能电池的制备和组装过程。
[0040] (3)空穴传输层/碳电极的制备
[0041] 参照实施例1中碳对电极的制备过程，喷涂时间调整为50s。
[0042] 结合附图1表述巧铁矿薄膜太阳能电池的结构示意图，其中空穴传输层/碳电极 层为图1中4所指薄膜示意图，即巧铁矿薄膜太阳能电池碳电极层。
[0043] 结合图2和图3可W进一步说明本发明的操作可控性强。喷涂不同时间，空穴传 输层/碳电极层电阻会有明显不同。通过对比发现，实施例1的方块电阻（〇.342kohm/cm2) 与实施例2方块电阻（0. 499kohm/cm2)和实施例3方块电阻（1. 135kohm/cm2)相比，喷涂碳 电极的时间最长，电阻最小，载流子传导性能最佳。
[0044] 结合图2和图4,通过对比发现，采用实施例1制备的巧铁矿薄膜太阳能电池电 池效率为6. 99%，明显高于实施例2电池效率3. 04%和实施例3电池效率0.70%。随着 碳电极层喷涂时间的延长，巧铁矿薄膜太阳能电池的各项参数如短路电流（JJ、开路电压 (￥。。)、填充因子（尸巧都明显增大。
【主权项】
1. 一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方法，其特征在于： 首先采用喷雾涂膜法在透明导电基底上制备致密半导体电子传输层，然后在致密半导 体层上制备多级孔金属氧化物骨架材料和钙钛矿薄膜光吸收层，最后通过喷雾涂膜法制备 空穴传输层/碳薄膜层，即钙钛矿太阳能电池的碳电极层。 钙钛矿太阳能电池的碳电极材料的制备方法，步骤如下： 将异丙醇（IPA)、无水乙醇（CH3COOH)、碳材料及电子有机传输材料混合，配制碳材料浓 度为0. 001~5mol/l，搅拌0. 1~48小时。在上述制备的钙钛矿薄膜光吸收层上，采用喷 雾涂膜法制备空穴传输层，喷涂50s~lOmin，得到钙钛矿太阳能电池的空穴传输层/碳电 极层。
2. 根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方法，其 特征在于，所述方法中，致密半导体电子传输层制备方法可为浸渍拉膜法、旋涂法、喷雾涂 膜法、磁控溅射法等。
3. 根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方法，其 特征在于，所述方法中，致密半导体材料和多级孔金属氧化物骨架材料分别为TiO2,SiO2, Al2O3,ZnO,Sn02,Bi2O3,NiO,Fe2O3,ZrO2中一种或多种。
4. 根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方 法，其特征在于，所述方法步骤中，空穴传输层/碳电极层的制备方法，原料的摩尔比 IPA:CH3COOh=IOO: 1~1 : 100;碳材料：电子有机传输材料=1 : 500~500 : 1。
5. 根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方法， 其特征在于，所述方法步骤中，空穴传输层/碳电极层的制备方法，喷雾涂膜过程中温度可 调，加热温度〇°C~500°C;载气流量为0~10L/min。
6. 根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方法，其 特征在于，所述方法步骤中，制备空穴传输层/碳电极层的方法可为旋涂法、喷雾涂膜法、 提拉涂膜法、刮涂法等。
7. 根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方法，其 特征在于，所述方法步骤中，制备空穴传输层/碳电极层厚度为0. 01~50ym;碳材料可以 是多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、石墨烯、碳粉、炭黑、碳纤维中的一种或者多种。
8. 根据权利要求1所述的一种钙钛矿薄膜太阳能电池的碳电极材料及其制备方法，其 特征在于，所述方法中，柔性导电基底可以为FTO(SnO2:F)，ITO(In203:Sn)，AZO(ZnO:A1)导 电基底，有机导电玻璃或金属片。
【专利摘要】本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池的碳电极材料及其制备方法，属于光电材料和纳米薄膜制备领域。本发明采用喷雾涂膜法在透明导电基底上制备致密二氧化钛薄膜电子传输层；接着在致密二氧化钛薄膜上制备钙钛矿结构的有机金属卤化物作为光吸收层，然后通过喷雾涂膜法在钙钛矿薄膜光吸收层上制备空穴传输层/碳电极层，得到的碳薄膜即为钙钛矿太阳能电池的碳电极层。采用碳材料替代昂贵的贵金属作为空穴传输电极材料，降低成本。采用简单、快速、可规模化生产的喷雾涂膜法进一步节约了成本，并解决了钙钛矿太阳能电池电极成本高、真空蒸镀制备金属电极方法难以实现规模化生产的问题，适用于低温制备大面积钙钛矿太阳能电池的电极材料。
【IPC分类】H01G9-20
【公开号】CN104701023
【申请号】CN201510030235
【发明人】赵晋津, 魏丽玉, 王鹏, 贾春媚, 王志远
【申请人】石家庄铁道大学
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年1月21日