【摘 要】
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自从2009年液态电解质形态的钙钛矿太阳能电池（PSC）获得了3.8%的能量转化效率（PCE）以及2012年固态钙钛矿太阳能电池的9.7%的效率被报道以来,过去十年里研究者们做了大量工作来提高电池器件的效率,2020年认证效率已经达到了25.5%。现在,钙钛矿电池器件的制备成本高,稳定性较差仍然是其商业化需要解决的问题。印刷是一种高通量制备工业化大面积钙钛矿电池器件的理想方法。顶电极的沉积作为钙钛
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自从2009年液态电解质形态的钙钛矿太阳能电池（PSC）获得了3.8%的能量转化效率（PCE）以及2012年固态钙钛矿太阳能电池的9.7%的效率被报道以来,过去十年里研究者们做了大量工作来提高电池器件的效率,2020年认证效率已经达到了25.5%。现在,钙钛矿电池器件的制备成本高,稳定性较差仍然是其商业化需要解决的问题。印刷是一种高通量制备工业化大面积钙钛矿电池器件的理想方法。顶电极的沉积作为钙钛矿电池器件制备过程中一个重要的环节,常使用真空热蒸发法沉积贵金属材料。这不适用于印刷制备过程而且会显著增加器件制备成本。转移印刷法是一种具有潜力的顶电极沉积方式,可以替代传统的真空蒸镀工艺。我们使用了溶液辅助转印法和圆压平的滚筒印刷转印法来将金属电极层沉积在钙钛矿太阳能电池的空穴传输层上。使用这两种转印方法制备的金电极钙钛矿太阳能电池最高分别获得了15.28%和17.14%的转化效率。转印法制备的金属电极相对于真空蒸镀法具有很多优势,节约了设备和能源成本,缩短了制备周期,不需要掩膜版就可以控制金属电极的沉积区域,而且适用于大面积,全印刷制备工艺。为了进一步减少原材料的成本,我们开发制备了一种新型的将自粘附碳膜和导电布基底结合在一起的复合碳电极,并且使用平压平的印刷方式将复合碳电极应用在了刚性和柔性钙钛矿电池器件上。复合碳电极中carbon/Ni＆Cu＆Ni的结构可以实现高效的载流子抽取和传输过程。因为复合电极较高的导电性和粘附性,我们在小面积上（～0.1 cm~2）刚性钙钛矿电池器件上获得了高达18.54%的平均效率,在小面积（～0.1 cm~2）和大面积（1 cm~2）柔性钙钛矿电池器件上分别获得了14.26%和12.40%的平均效率。另外,复合碳电极柔性器件也表现出比蒸镀金电极更高的长期稳定性和弯折稳定性,在环境湿度下1176小时后保持了初始效率的89%,弯折曲率半径为10 mm的情况下经过1240次的弯折后保持了初始效率的66%。这是碳电极钙钛矿电池器件中非常出色的性能,具有和蒸镀金电极相当接近的转化效率,更高的器件稳定性,以及对卷对卷印刷生产工艺的适应性。
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