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一种在钙 钛矿材料 太阳能 电池上制备银 电极的方法

阅读：1028发布：2020-05-23

专利汇可以提供一种在钙钛矿材料太阳能电池上制备银电极的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种以有机-无机杂化的钙钛矿材料为基础的太阳能电池的制备方法，该方法以旋涂银电极的方法使银电极有效的附着在钙钛矿电池的顶部，其操作简单、成本低廉且能耗很小。，下面是一种在钙钛矿材料太阳能电池上制备银电极的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种在钙钛矿材料太阳能电池上制备银电极的方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)在清洁的ITO基底层上旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂完之后将器件在120～180℃条件下退火20～50分钟，退火后得到ITO/PEDOT:PSS层，旋涂转速为1500～3000rp/min，旋涂时间为15～30秒；
2)在步骤1)得到的ITO/PEDOT:PSS层上旋涂质量百分浓度为40％的钙钛矿溶液，然后在90～120℃条件下退火5～15分钟，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3层，旋涂转速为
1500～4000rp/min，旋涂时间为15～30秒；
3)在步骤2)得到的ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3层上旋涂银粉分散液，然后将器件在
80～120℃条件下蒸发掉所述银粉分散液的溶剂，再重复此处旋涂银粉分散液后蒸发掉所述银粉分散液的溶剂的步骤2～4次，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/Ag 太阳能电池，其中，每次旋涂的转速为600～1000rp/min，每次旋涂的时间为5～10秒。
2.根据权利要求1所述的在钙钛矿材料太阳能电池上制备银电极的方法，其特征在于，包括下列步骤：
1)在清洁的ITO基底层上旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂完之后将器件在150℃条件下退火30分钟，退火后得到ITO/PEDOT:PSS层，旋涂转速为2000rp/min，旋涂时间为20秒；
2)在步骤1)得到的ITO/PEDOT:PSS层上旋涂质量百分浓度为40％的钙钛矿溶液，然后在100℃条件下退火10分钟，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3层，旋涂转速为2000p/min，旋涂时间为30秒；
3)在步骤2)得到的ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3层上旋涂银粉分散液，然后将器件在
100℃条件下蒸发掉所述银粉分散液的溶剂，再重复此处旋涂银粉分散液后蒸发掉所述银粉分散液的溶剂的步骤2～4次，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/Ag太阳能电池，其中，每次旋涂的转速为800rp/min，每次旋涂的时间为9秒。
3.根据权利要求1或2所述的在钙钛矿材料太阳能电池上制备银电极的方法，其特征在于，所述银粉分散液的制备方法为：先加热将固化型导电银浆烤干，然后将烤干的银浆碾碎得到银粉末，再用银粉分散剂对银粉末进行分散，将分散后的溶液再进行30～60min的超声分散，得到所述银粉分散液，其中，所述银粉分散液中颗粒的粒径为200～1000nm。
4.根据权利要求3所述的在钙钛矿材料太阳能电池上制备银电极的方法，其特征在于，所述银粉分散剂选自邻二氯苯、氯苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚中的任意一种。

说明书全文

一种在钙 钛矿材料 太阳能 电池上制备银 电极的方法

技术领域

[0001] 本发明属于太阳能电池制备技术领域，尤其涉及一种以有机-无机杂化的钙钛矿材料为基础的太阳能电池的制备方法。

背景技术

[0002] 由于石化能源是一种不可再生资源，随着石化能源的日益消耗，新能源的开发与利用一直都是科学研究人员关注的焦点，目前太阳能作为一种清洁能源已经被证实可以在一定程度上替代石化能源，而太阳能电池则是利用太阳能的一种有效方式，目前硅基的无机太阳能电池已经比较成熟，转化效率已经能达到25-30％。但是硅基太阳能电池的生产成本高昂，以及其刚性太大无法进行弯曲等都限制了硅基太阳电池的大规模应用。

[0003] 在2009年韩国成均馆大学的研究小组发明了一种用有机-无机杂化的钙钛矿材料制作的太阳能电池，这种电池发展到现在其转化效率已经达到了15％，且其材料容易制得，成本低廉，可以用溶液过程进行加工，这为其将来的大规模应用打下了良好的基础。

[0004] 根据现有文献的报道，目前这种钙钛矿电池的电极制备全部都是采用蒸镀或磁控溅射银电极，这种蒸镀电极的方法成本高，能耗大，不适合大规模的应用。另外还有采用丝网印刷方式来制备银电极的，但是丝网印刷所使用的银浆会使钙钛矿材料发生分解，破坏电池结构。

发明内容

[0005] 为解决现有技术的不足，本发明提供了一种旋涂银电极的方法。这种旋涂银电极的方法可以使银电极有效的附着在钙钛矿电池的顶部，其操作简单、成本低廉且能耗很小。

[0006] 本发明的具体操作方法如下：

[0007] 一种在钙钛矿材料太阳能电池上制备银电极的方法，其特征在于，包括下列步骤：

[0008] 1)在清洁的ITO基底层上旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂完之后将器件在120～180℃条件下退火20～50分钟，退火后得到ITO/PEDOT:PSS层，旋涂转速为1500～3000rp/min，旋涂时间为15～30秒。

[0009] 其中，ITO基底的清洗方法可为：依次用去离子水、无水乙醇、丙酮进行超声清洗，然后将ITO基底用氮气吹干，即可。

[0010] 2)在步骤1)得到的ITO/PEDOT:PSS层上旋涂质量百分浓度为40％的钙钛矿(CH3NH3PbI3)溶液，然后在90～120℃条件下退火5～15分钟，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3层，旋涂转速为1500～4000rp/min，旋涂时间为15～30秒。

[0011] 3)在步骤2)得到的ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3层上旋涂银粉分散液，然后将器件在80～120℃条件下蒸发掉所述银粉分散液的溶剂，再重复此处旋涂银粉分散液后蒸发掉所述银粉分散液的溶剂的步骤2～4次，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/Ag太阳能电池，其中，每次旋涂的转速为600～1000rp/min，每次旋涂的时间为5～10秒。

[0012] 优选的，所述在钙钛矿材料太阳能电池上制备银电极的方法，包括下列步骤：

[0013] 1)在清洁的ITO基底层上旋涂PEDOT:PSS溶液，旋涂完之后将器件在150℃条件下退火30分钟，退火后得到ITO/PEDOT:PSS层，旋涂转速为2000rp/min，旋涂时间为20秒。

[0014] 其中，ITO基底的清洗方法可为：依次用去离子水、无水乙醇、丙酮进行超声清洗，然后将ITO基底用氮气吹干，即可。

[0015] 2)在步骤1)得到的ITO/PEDOT:PSS层上旋涂质量百分浓度为40％的钙钛矿(CH3NH3PbI3)溶液，然后在100℃条件下退火10分钟，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3层，旋涂转速为2000rp/min，旋涂时间为30秒。

[0016] 3)在步骤2)得到的ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3层上旋涂银粉分散液，然后将器件在100℃条件下蒸发掉所述银粉分散液的溶剂，再重复此处旋涂银粉分散液后蒸发掉所述银粉分散液的溶剂的步骤2～4次，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/Ag太阳能电池，其中，每次旋涂的转速为800rp/min，每次旋涂的时间为9秒。

[0017] 优选的，所述银粉分散液的制备方法为：先加热将固化型导电银浆烤干，然后将烤干的银浆碾碎得到银粉末，再用银粉分散剂对银粉末进行分散，将分散后的溶液再进行30～60min的超声分散，得到所述银粉分散液，其中，所述银粉分散液中颗粒的粒径为200～1000nm。

[0018] 更优选的，所述银粉分散剂选自邻二氯苯、氯苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚中的任意一种。附图说明

[0019] 图1是旋涂银电极前钙钛矿层的SEM照片。

[0020] 图2是在钙钛矿层上旋涂了三次银电极以后的SEM照片。

[0021] 图3是在钙钛矿层上旋涂了四次银电极以后的SEM照片。

[0022] 图4是在钙钛矿层上旋涂了三次银电极以后器件的电流-电压曲线。

[0023] 图5是在钙钛矿层上旋涂了四次银电极以后器件的电流-电压曲线。

具体实施方式

[0024] 以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

[0025] 实施例1

[0026] a.将ITO基底依次用去离子水、无水乙醇、丙酮进行超声清洗，然后将ITO基底用氮气吹干。

[0027] b.在清洁的ITO基底上用转速2000rp/min旋涂PEDOT:PSS溶液20秒，旋涂完以后将器件放在热台上以150℃退火30分钟。

[0028] c.在已退火的PEDOT:PSS层上以转速2000rp/min旋涂质量百分浓度为40％的钙钛矿(CH3NH3PbI3)溶液30秒，然后在热台上以100℃退火10分钟。

[0029] d.将热固化银浆先烤干，然后将烤干的银浆碾碎得到银粉末，再用邻二氯苯对银粉末进行分散，将分散后的溶液再进行一段时间的超声分散，得到银粉分散液。以转速800rp/min在钙钛矿膜上旋涂银粉分散液9秒，然后将器件放在热台上在100℃下将剩余的邻二氯苯蒸发掉，并再重复此处的旋涂银粉分散液后蒸发掉邻二氯苯的步骤两次，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/Ag太阳能电池。

[0030] 如图2所示，在钙钛矿层上旋涂了三次银电极以后的SEM照片。

[0031] 如图4所示，为旋涂了三次银电极以后器件的电流-电压曲线。

[0032] 实施例2

[0033] a.将ITO基底依次用去离子水、无水乙醇、丙酮进行超声清洗，然后将ITO基底用氮气吹干。

[0034] b.在清洁的ITO基底上用转速2000rp/min旋涂PEDOT:PSS溶液20秒，旋涂完以后将器件放在热台上以150℃退火30分钟。

[0035] c.在已退火的PEDOT:PSS层上以转速2000rp/min旋涂质量百分浓度为40％的钙钛矿(CH3NH3PbI3)溶液30秒，然后在热台上以100℃退火10分钟。

[0036] d.将热固化银浆先烤干，然后将烤干的银浆碾碎得到银粉末，再用邻二氯苯对银粉末进行分散，将分散后的溶液再进行一段时间的超声分散，得到银粉分散液。以转速800rp/min在钙钛矿膜上旋涂银粉分散液9秒，然后将器件放在热台上在100℃下将剩余的邻二氯苯蒸发掉，并再重复此处的旋涂银粉分散液后蒸发掉邻二氯苯的步骤三次，得到ITO/PEDOT:PSS/CH3NH3PbI3/Ag太阳能电池。

[0037] 如图3所示，为在钙钛矿层上旋涂了四次银电极以后的SEM照片。

[0038] 如图5所示，为旋涂了四次银电极以后器件的电流-电压曲线。

[0039] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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