【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能电池领域，具体涉及碳电极钙钛矿太阳能电池(cpsc)领域。
技术介绍
1、碳电极钙钛矿太阳能电池(cpsc)以其出色的稳定性和低成本的优点而闻名。由于在钙钛矿活性层和相关界面优化方面的不断努力，光电转换效率(pce)已从10年前的6％上升到如今的20％以上。在2024年，韩宏伟教授团队在无空穴导体、可印刷的介观cpscs(meso-cpscs)中实现了高达22.2％的pce(liu et al.,science 383,1198–1204(2024))，赶上了金属基psc的步伐。然而，介观cpsc(韩氏电池)主要是在相对较高的温度工艺(～450℃)下制备的，这在工业化的制备中不仅增加了生产成本，也延长了生产周期。
2、为了更为有效的降低成本，有利于产业化的生产，石婷婷等人在2020年实现了介观cpsc的低温制备工艺(shi et al.,appl.phys.lett.117(16),163501(2020).)，但过去几年pce增长缓慢。因此，进一步提高低温meso-cpscs的pce仍然是一项紧迫的任务。
3、由于三层介孔骨架结构复杂，与其他类型的pscs相比，介孔cpscs中pvsk的结晶过程相当复杂。对比器件不同三层介孔膜厚度可以发现，在介孔骨架中，ce的厚度(～15μm或更大厚度)远高于介孔zro2层(～2μm)或介孔tio2层(0.5～1.5μm)。ce约占总介孔膜体积的70％。因此，需要更加关注介孔ce在pvsk结晶过程中所起的作用。ce中碳材料的形状和大小也会影响结晶过程
4、综上所述，原有的炭黑制备工艺中，没有可以满足低温介孔碳电极的孔隙要求尺寸的炭黑颗粒。且现有低温介孔碳电极较为致密，难以满足器件的渗透要求。
技术实现思路
1、针对现有低温介孔cpsc存在的问题，本专利技术第一目的在于，提供一种适用于低温制备介孔cpsc的石墨-微米级炭黑球复合碳浆(本专利技术也简称为碳浆)，旨在制备适用于低温过程制备介孔cpsc的碳层的碳浆。
2、本专利技术第二目的在于，提供一种所述制备方法制得的石墨-微米级炭黑球复合碳浆、固化形成的碳电极层及其在制备介孔cpsc中的应用。
3、本专利技术第三目的在于，提供包含所述电极层的介孔cpsc及其低温制备方法。
4、现有商用的炭黑尺寸较小，难于适用于低温制备介孔cpsc，针对该问题，本专利技术提供了一种适配低温制备介孔cpsc的碳浆、碳电极技术，具体为：
5、石墨-微米级炭黑球复合碳浆的制备方法，将由纳米级炭黑、微米级石墨片、溶剂组成的溶液体系进行球磨处理，获得复合有石墨-微米级炭黑球的碳浆；
6、其中，所述的微米级石墨片、纳米级炭黑的重量比为1～4:1；
7、所述的微米级石墨片的片层大小在10～50μm；
8、溶剂为含c1～c4的单元醇或水的溶剂；
9、球磨的时间在10h以上。
10、本专利技术创新的将纳米级炭黑颗粒、微米级石墨片进行球磨。炭黑在球磨介质(球)的挤压作用下形成炭黑团簇；炭黑团簇在相邻石墨片的剪切力作用下发生连续多维度旋转。球磨介质与石墨片的协同作用使得纳米级炭黑颗粒形成微米级炭黑球。进一步通过微米级石墨片与纳米级炭黑颗粒二者的尺寸、比例，以及溶剂与球磨时间等参数的联合控制，获得适配cpsc应用要求的微米级炭黑球，此外，还可改善炭黑颗粒和石墨层级之间的界面关系，如此可以简单地在低温条件下构建介孔cpsc适配的介孔三维碳电极层，并改善其pce等性能。
11、本专利技术中，所述的纳米级炭黑、微米级石墨片的联合球磨以及其他参数的联合控制是促使炭黑颗粒团聚为球状结构，并改善其和石墨片复合界面形态，进而改善低温制备的介孔cpsc性能的关键。
12、本专利技术中，所述的纳米级炭黑的d50为20～100nm；进一步可以为40～60nm。
13、本专利技术中，微米级石墨片的平面尺寸为20～35μm；进一步可以为29～31μm。
14、本专利技术中，溶剂为含有甲醇、乙醇、异丙醇、水中的至少一种溶剂。
15、本专利技术中，球磨阶段的料液比为0.1～0.2g/ml。
16、本专利技术中，球磨的转速为200～300r/min。
17、本专利技术中，球磨的时间为10～30h。
18、本专利技术还提供了一种所述的制备方法制得的石墨-微米级炭黑球复合碳浆。
19、本专利技术中，基于所述的制备方法，能够赋予炭黑以及石墨特殊的物化结构，且所述制备的方法制得的碳浆可以意外地低温构建介孔cpsc所适配的碳电极层，可以改善其pce等性能。
20、本专利技术还提供了一种所述的石墨-微米级炭黑球复合碳浆用于低温制备介孔cpsc的应用。
21、优选地，所述的低温制备指制备介孔cpsc阶段的温度在150℃以下；进一步可以为100～150℃。
22、本专利技术还提供了一种适用于介孔cpsc的碳电极层，其通过本专利技术所述的制备方法制得的石墨-微米级炭黑球复合碳浆脱溶得到。
23、本专利技术制备方法制得的碳电极层，石墨片之间变得越发错落有致，具有明显的层间孔隙的出现。越来越大的微米级炭黑球埋藏在层间孔隙当中，起到支撑石墨片的作用，形成孔隙更多，更为连通的渗透通道。
24、本专利技术中，所述的适用于介孔cpsc的碳电极层，还允许包含粘结剂。进一步地，所述的粘结剂可以包括无机粘结剂，进一步可以为氧化锆粘结剂。
25、本专利技术所述的碳电极层的制备，可以将所述的碳浆进行刮涂或丝网印刷后干燥得到。此外，也可向所述的碳浆中添加粘结剂，随后刮涂或丝网印刷干燥得到。其中，所述的干燥的温度可以在150℃以下。
26、本专利技术还提供了一种介孔cpsc，包括依次复合的透明导电基底、致密的电子传输材料层、介孔的电子传输材料层、介孔的阻挡材料层和碳电极层；其中，所述的碳电极层为所述的碳电极层；所述的碳电极层、电子传输材料层、阻挡材料层中的至少一层中还包含钙钛矿及其前驱材料。
27、本专利技术中，所述的透明导电基底为fto玻璃、ito玻璃或柔性pen等导电基底中的至少一种。
28、本专利技术中，所述的电子传输材料层中包括sno2、tio2、zno等中的至少一种材料。
29、本专利技术中，所述的阻挡材料层中包括zro2、al2o3中的至少一种材料。
30、本专利技术中，所述的透明导电基底的厚度为150～550nm，致密的电子传输材料层的厚度为30～50nm、介孔的电子传输材料层的厚度为0.5～1.5μm，介孔的阻挡材料层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.石墨-微米级炭黑球复合碳浆的制备方法，其特征在于，将由纳米级炭黑、微米级石墨片、溶剂组成的溶液体系进行球磨处理，获得复合有石墨-微米级炭黑球的碳浆；
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的纳米级炭黑的D50为20～100nm；进一步可以为40～60nm；
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，溶剂为含有甲醇、乙醇、异丙醇、水中的至少一种溶剂；
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，球磨机的转速为200～300r/min；
5.一种权利要求1～4任一项所述的制备方法制得的石墨-微米级炭黑球复合碳浆。
6.一种权利要求1～4任一项所述的制备方法制得的石墨-微米级炭黑球复合碳浆用于低温制备介孔CPSC的应用；
7.一种适用于介孔CPSC的碳电极层，其特征在于，通过权利要求1～4任一项所述的制备方法制得的石墨-微米级炭黑球复合碳浆脱溶得到。
8.如权利要求7所述的适用于介孔CPSC的碳电极层，其特征在于，还包含粘结剂；
9.一种介孔CPSC，其特征在于，包括依次复合
10.一种权利要求9所述的介孔CPSC的低温制备方法，其特征在于，按所述的介孔CPSC的层级结构依次复合各层材料，再注入钙钛矿前驱材料溶液干燥结晶形成钙钛矿材料；其中，各层材料复合阶段的退火温度以及钙钛矿前驱材料溶液干燥结晶阶段的温度均在150℃以下。
...【技术特征摘要】
1.石墨-微米级炭黑球复合碳浆的制备方法，其特征在于，将由纳米级炭黑、微米级石墨片、溶剂组成的溶液体系进行球磨处理，获得复合有石墨-微米级炭黑球的碳浆；
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的纳米级炭黑的d50为20～100nm；进一步可以为40～60nm；
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，溶剂为含有甲醇、乙醇、异丙醇、水中的至少一种溶剂；
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，球磨机的转速为200～300r/min；
5.一种权利要求1～4任一项所述的制备方法制得的石墨-微米级炭黑球复合碳浆。
6.一种权利要求1～4任一项所述的制备方法制得的石墨-微米级炭黑球复合碳浆用于低温制备介孔cpsc的应用；
7.一种适用于介孔cpsc...
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