基于银纳米线对电极的全印刷透明钙钛矿介观太阳能电池研究

Since the application of CH3NH3PbI3 in solid-state mesoscopic solar cells (MSCs), mesoscopic solar cells research have achieved great progress. Research based on transparent or semi-transparent perovskite solar cells (perovskite solar cells, referred to as PSCs) have gradually become an important field of solar cells research. However, the transparent or semi-transparent PSCs counter electrodes are mostly based on noble metal materials fabricated by high energy consumption vacuum deposition or magnetron sputtering methods, which hinder the further development of PSCs. In order to avoid the defects of the current transparent / semi-transparent PSCs electrode materials and preparation process, AgNW and the AgNW composites will be used as counter electrodes by fully printing method in perovskite mesoscopic solar cells. The interaction between AgNW and perovskite interface will be discussed and the electron transport layer, the space insulating layer and the counter electrode in the PSCs will be optimized. At the same time, we will reveal the relationship between material, interface, device structure and performance, and comprehensively optimize and explore the fully printable transparent PSCs through various analysis and test methods to fabricat high efficient and stable transparent PSCs.

自CH3NH3PbI3应用在介观太阳能电池（MSCs）中以来，介观太阳能电池的研究得到了较大的进步。其中，基于透明/半透明钙钛矿太阳能电池（钙钛矿太阳能电池，简称PSCs）的研究逐渐成为太阳能电池研究领域的一个重要的方向。然而，透明/半透明PSCs的对电极大多是基于贵金属材料以高能耗的真空沉积/磁控溅射方法制作而成，其阻碍了PSC的进一步发展。本项目针对当前透明/半透明PSCs对电极材料及制备工艺的缺陷，提出基于AgNW及其AgNW复合材料为对电极的全印刷透明钙钛矿介观太阳能电池的研究。通过对AgNW与钙钛矿材料进行材料和界面的调控，明确AgNW与钙钛矿界面间相互作用的重要过程；通过对PSCs中的电子传输层、空间绝缘层、对电极层进行优化和控制，揭示材料、界面、器件结构、性能之间的相互关系；通过多种分析测试手段对全印刷透明PSCs进行全面优化和探索，制备出高效稳定透明的PSCs。

自CH3NH3PbI3应用在介观太阳能电池（MSC）中以来，介观太阳能电池的研究得到了较大的进步。其中，基于透明/半透明及透明电极的钙钛矿太阳能电池（钙钛矿太阳能电池，简称PSC）的研究逐渐成为太阳能电池研究领域的一个重要的方向。然而，基于透明材料的PSC的对电极大多是基于贵金属材料以高能耗的真空沉积/磁控溅射方法制作而成，其阻碍了PSC的进一步发展。本项目针对当前透明/半透明的PSC对电极材料及制备工艺的缺陷，提出基于银纳米线（AgNW）及其AgNW复合材料为对电极的全印刷透明钙钛矿介观太阳能电池的研究。在实验中，我们采用氯（Cl）和溴（Br）的多元醇合成方法，制备出高纵横比（＞2100）的AgNW；随后采用棒状刮涂的方式获得了48Ω/的方块电阻和550nm时95%以上的透过率，达到国际先进水平。采用印刷的方式制备了基于AgNW透明对电极的钙钛矿介观太阳能电池，并且研究了多种材料（包括TiO2，NiO2，SnO2，PEDOT等）对AgNW进行包覆，并对电池的效率界面、稳定性、效率进行了研究；开发出基于AgNWs@PEDOT包覆型的钙钛矿介观太阳能电池，使得AgNW电极及全介观钙钛矿太阳能电池的稳定性和效率得到了大的提高。