【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光電器件的電極制備領域，更具體地，涉及一種導電漿料及其制備方法與在多孔背電極中的應用，該導電漿料是使用tio、tio2、ti2o3、ti4o7、ti5o9為導電介質顆粒，能夠改善導電漿料形成的背電極與介觀鈣鈦礦太陽能電池中pb基鈣鈦礦接觸界面(即，改善背界面接觸)，尤其可通過絲網印刷技術形成多孔背電極用于構建高性能介觀鈣鈦礦太陽能電池。
技術介紹
1、鈣鈦礦太陽能電池自2009年出現以來得以迅猛地發展，能量轉換效率從最開始的3.8％到目前的26.1％，展現出巨大的商業化潛力以及這種新興光伏技術在太陽能發電方面潛在的巨大成本效益。鈣鈦礦太陽能電池的常規結構具備前電極、鈣鈦礦吸光層、載流子傳輸層以及對電極等部分。
2、對電極(又稱背電極)作為鈣鈦礦太陽能電池的重要部件之一主要以貴金屬為主，如金、銀等。而金屬電極的使用是鈣鈦礦太陽能電池規模化進程中需要解決的主要障礙之一，一方面是物理和化學的限制，貴金屬存在的離子遷移和腐蝕會危及器件的穩定性的問題；另一方面是技術和財力方面的限制，金屬電極的沉積需要有專門的設備和惰性條件下的高真空技術，使得大面積襯底上的沉積條件苛刻且成本高。
3、碳材料來源廣泛，有著優異的化學惰性、成本效益以及良好的導電性，同時有著與金類似的功函數，搭配操作簡單、條件溫和的制備工藝，如刮刀涂布、絲網印刷、噴墨印刷等，使得碳電極成為替代傳統金屬電極的最具吸引力的選擇。碳電極通常由碳漿料沉積而來，碳漿料主要組成部分有碳顆粒和粘結劑。其中，粘結劑是作為功能添加劑，使碳顆粒之間彼此粘結，提
4、對電極的作用是為鈣鈦礦太陽能電池提供載流子傳輸的通道，使得空穴能夠流向外電路，從而產生電流。導電性是評價碳電極性能的重要特征。低電阻能夠使電極更有效地輸送電荷，導電性差的對電極會阻礙載流子的傳輸，進一步限制器件的性能。目前碳電極的導電性(導電率約4.88×103s/m，如后文對比例1所示例的)與金電極的4.10×107s/m相比還有相當大的差距，是碳基鈣鈦礦太陽能電池與金屬基鈣鈦礦太陽能電池有性能差異的主要原因之一。碳電極的電阻主要來自碳材料本體的電阻以及碳材料顆粒之間的接觸電阻。制備成碳漿料的碳材料有幾個標準：微米級粒度、均勻分布、高純度和低光吸附能力，因此現有碳漿料往往是采用石墨作為主要成分(即，主體導電顆粒)。體積較大的石墨顆粒間連接不良，現有技術多采用炭黑為導電介質顆粒，炭黑的加入能夠橋接石墨顆粒之間的空間，提高顆粒間的導電性。但是炭黑的導電性比石墨差得多，想要進一步提升對電極導電性，則需要選取導電性更優的小顆粒替代炭黑，降低材料本體電阻。
5、另外，多孔對電極應用于介觀鈣鈦礦太陽能電池時會與鈣鈦礦直接接觸，所形成的背界面接觸情況影響著載流子的轉移效率，差的背界面接觸會增加載流子傳輸阻礙，非輻射復合概率高，進而影響器件的性能。前文已提到，背電極為顆粒物組成，這會使得背電極與下層為微米級接觸，這與真空蒸鍍的金屬電極所形成的原子級接觸相比，有著很大的粗糙度。同時，石墨的惰性表面與鈣鈦礦的親和力較低，不能很好地支持鈣鈦礦生長并填充空隙。這些都使得背界面不良接觸的形成。而傳統的炭黑介質顆粒，同樣也不足以作為鈣鈦礦的優秀的附著位點而改善背界面接觸。
技術實現思路
1、針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本專利技術的目的在于提供一種導電漿料及其制備方法與在多孔背電極中的應用，通過向傳統導電漿料中引入tio、tio2、ti2o3、ti4o7、ti5o9這些鈦氧化物替代傳統導電介質顆粒(如，炭黑)，鈦氧化物的高浸潤性促進鈣鈦礦在背電極上附著并形成嚴密接觸，能夠改善導電漿料形成的背電極與介觀鈣鈦礦太陽能電池中pb基鈣鈦礦接觸界面。加入的tio、tio2、ti2o3、ti4o7、ti5o9這些氧化鈦的氧與鈣鈦礦的pb之間有著較強的相互作用，這是鈦氧化物與鈣鈦礦之間有著良好的浸潤性的原因，這能提供良好的成核位點，為形成可靠的背界面接觸提供支持，進而能夠提升器件性能，由此解決現有技術中多孔對電極背界面接觸差，使得介觀鈣鈦礦太陽能電池的性能降低的技術問題。
2、為實現上述目的，按照本專利技術的一個方面，提供了一種導電漿料，包括分散于溶劑中的主體導電顆粒、導電介質顆粒和功能添加劑，其中，所述功能添加劑同時包括粘結劑和造孔劑，所述主體導電顆粒的質量占比高于所述導電介質顆粒的質量占比，其特征在于，所述導電介質顆粒為tio、tio2、ti2o3、ti4o7、ti5o9的至少一種；
3、該導電漿料對應形成的電極能夠改善電極與pb基鈣鈦礦接觸。
4、作為本專利技術的進一步優選，所述導電漿料是用于形成介觀鈣鈦礦太陽能電池中與pb基鈣鈦礦接觸的背電極，相應形成的背電極能夠改善與pb基鈣鈦礦的接觸。
5、作為本專利技術的進一步優選，所述鈦氧化物為ti4o7、ti5o9。
6、作為本專利技術的進一步優選，所述主體導電顆粒為石墨、炭黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維中的至少一種。
7、作為本專利技術的進一步優選，主體導電顆粒在導電漿料中的質量百分占比為20-30％，導電介質顆粒在導電漿料中的質量百分占比為1.5％-6％，粘結劑在導電漿料中的質量百分占比為1-5％，造孔劑在導電漿料中的質量百分占比為1-10％，其余為溶劑。
8、作為本專利技術的進一步優選，所述粘結劑為氧化鋯、纖維素、聚乙二醇、淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、離子液體中的一種或多種；
9、所述造孔劑為纖維素、聚苯乙烯和聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種；
10、所述溶劑為正丁醇、松油醇、乙二醇、氯苯、乙酸乙酯中的一種或者多種。
11、按照本專利技術的另一方面，本專利技術提供了上述導電漿料的制備方法，其特征在于，將主體導電顆粒、導電介質顆粒、功能添加劑和溶劑進行混合，其中，所述功能添加劑同時包括粘結劑和造孔劑，記其中的溶劑為第一溶劑；同時向混合物體系中加入低沸點的第二溶劑，分散均勻得到均勻的分散液，最后利用旋蒸的方法僅將所述第二溶劑去除，即可得到導電漿料；
12、其中，所述第二溶劑的沸點低于所述第一溶劑。
13、作為本專利技術的進一步優選，所述分散均勻是通過超聲、機械攪拌或球磨實現的；
14、所述第二溶劑為乙醇。
15、按照本專利技術的又一方面，本專利技術提供了一種多孔背電極，其特征在于，是由上述導電漿料通過絲網印刷方法印刷后，然后通過退火除去其中的粘結劑、造孔劑和溶劑后得到的；
16、優選的，所述退火所使用本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種導電漿料，包括分散于溶劑中的主體導電顆粒、導電介質顆粒和功能添加劑，其中，所述功能添加劑同時包括粘結劑和造孔劑，所述主體導電顆粒的質量占比高于所述導電介質顆粒的質量占比，其特征在于，所述導電介質顆粒為TiO、TiO2、Ti2O3、Ti4O7、Ti5O9的至少一種；
2.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，所述導電漿料是用于形成介觀鈣鈦礦太陽能電池中與Pb基鈣鈦礦接觸的背電極，相應形成的背電極能夠改善與Pb基鈣鈦礦的接觸。
3.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，所述鈦氧化物為Ti4O7、Ti5O9。
4.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，所述主體導電顆粒為石墨、炭黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維中的至少一種。
5.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，主體導電顆粒在導電漿料中的質量百分占比為20-30％，導電介質顆粒在導電漿料中的質量百分占比為1.5％-6％，粘結劑在導電漿料中的質量百分占比為1-5％，造孔劑在導電漿料中的質量百分占比為1-10％，其余為溶劑。
6.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，所述粘
7.如權利要求1－6任意一項所述導電漿料的制備方法，其特征在于，將主體導電顆粒、導電介質顆粒、功能添加劑和溶劑進行混合，其中，所述功能添加劑同時包括粘結劑和造孔劑，記其中的溶劑為第一溶劑；同時向混合物體系中加入低沸點的第二溶劑，分散均勻得到均勻的分散液，最后利用旋蒸的方法僅將所述第二溶劑去除，即可得到導電漿料；
8.如權利要求7所述制備方法，其特征在于，所述分散均勻是通過超聲、機械攪拌或球磨實現的；
9.一種多孔背電極，其特征在于，是由權利要求1－6任意一項所述導電漿料通過絲網印刷方法印刷后，然后通過退火除去其中的粘結劑、造孔劑和溶劑后得到的；
10.一種介觀鈣鈦礦太陽能電池，其中的鈣鈦礦材料為Pb基鈣鈦礦，其特征在于，包括如權利要求9所述多孔背電極。
...【技術特征摘要】
1.一種導電漿料，包括分散于溶劑中的主體導電顆粒、導電介質顆粒和功能添加劑，其中，所述功能添加劑同時包括粘結劑和造孔劑，所述主體導電顆粒的質量占比高于所述導電介質顆粒的質量占比，其特征在于，所述導電介質顆粒為tio、tio2、ti2o3、ti4o7、ti5o9的至少一種；
2.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，所述導電漿料是用于形成介觀鈣鈦礦太陽能電池中與pb基鈣鈦礦接觸的背電極，相應形成的背電極能夠改善與pb基鈣鈦礦的接觸。
3.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，所述鈦氧化物為ti4o7、ti5o9。
4.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，所述主體導電顆粒為石墨、炭黑、石墨烯、碳納米管、碳纖維中的至少一種。
5.如權利要求1所述導電漿料，其特征在于，主體導電顆粒在導電漿料中的質量百分占比為20-30％，導電介質顆粒在導電漿料中的質量百分占比為1.5％-6％，粘結劑在導電漿料中的質量百分占比為1-5％，造孔劑在導電漿料中的質量百分占比為...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓宏偉，王曉如，梅安意，申宇，周宇昊，周璐，唐梓彭，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：
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