论文总字数：18129字

摘 要

传统化石燃料储量有限并且使用时会造成巨大污染，人们生活水平获得改善也伴随着能源消耗量的增加，但煤、石油等储量总有一定限制，因此寻找新型能源势在必行，太阳能就是重中之重。钙钛矿材料由于其吸光性好、能级结构可调、载流子传输性能好等优点，被广泛应用在光电器件中。现在的钙钛矿介观太阳能电池大多采用金、银等贵重金属，不仅价格高而且加工工艺复杂，不利于大规模商业化使用。碳材料储量丰富制备简单，功函数为-5.0eV，与金的功函数-5.1eV相近，可以很好地替代金电极，在不影响电池性能的情况下使电池成本大幅降低。尽管碳电极在导电性能等方面比起金银等贵金属电极仍然存在一定差距，但是关于碳浆料和碳对电极的研究近年来一直没有间断，碳电极的性能也被不断改善。本文将以综述形式，对已经发表的相关文献进行整理汇总，探究高导电性碳浆料的配制方法，以及碳对电极在钙钛矿介观太阳能电池中的应用。

关键词： 钙钛矿太阳能电池 碳浆料 高导电性 碳电极

Fabrication and characterization of highly conductive carbon paste

Abstract

The common fossil fuel reserves are not much and will cause huge pollution when used. The improvement of people's living standard is also stand with the increase of energy demand. However, the reserves of coal and oil are always limited, so it is imperative to find new energy sources, and solar energy is the top priority. Solar energy is the top priority.Perovskite has been entensively used in optoelectronic devices because of its advantages of good light absorption, adjustable energy level structure and carrier transport.Nowadays, most perovskite mesoscopic solar cells are made of gold, silver and other precious metals, which are not only expensive but also have complex processing technology, which is not conducive to large-scale commercial use.The carbon material is abuntant and simple to manufacture. The work function is -5.0ev, which is similar to the work function -5.1ev of gold. It can well replace the gold electrode and greatly reduce the battery cost without affecting the battery performance.Although carbon electrode still has a certain gap in conductivity compared with precious metal electrode such as gold and silver, the research on carbon paste and carbon electrode has been continuous in recent years, and the performance of carbon electrode has been improved.This paper will summarize the published literature in the form of a review to explore the preparation method of highly conductive carbon slurry and the application of carbon pair electrodes in perovskite mesoscopic solar cells.

Key Words: Perovskite solar cells; Carbon paste; High conductivity; Carbon electrode

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 太阳能电池介绍 1

1.2.1 工作机理 1

1.2.2 晶硅太阳能电池 1

1.2.3 薄膜太阳能电池 2

1.2.4 染料敏化太阳能电池（DSSC） 2

1.2.5 钙钛矿介观太阳能电池 3

第二章 导电碳浆简介 4

2.1 导电碳浆机理 4

2.2 碳浆料的组成成分及其作用 4

2.2.1 导电碳微粒 4

2.2.2 粘结剂 5

2.2.3 溶剂 5

2.2.4 助剂 5

2.2.5 增稠剂 5

2.3 高导电性碳浆料的制备 6

第三章 碳电极的研究 9

3.1 碳电极的应用 9

3.2 碳电极进一步研究 10

3.2.1 披铂碳电极 10

3.2.2 石墨烯改性碳电极 10

3.2.3 聚合物修饰碳电极 11

3.2.4 过渡金属-聚吡咯修饰碳电极 11

第四章 总结与展望 11

4.1 总结 11

4.2 不足与展望 11

致谢 13

参考文献 14

第一章 绪论

1.1 引言

传统化石燃料的储备有限，且使用过程中容易造成巨大污染，为了落实可持续发展理念，必须找到合适的清洁能源来减少对化石燃料的依赖。太阳能拥有无污染，获取方便，取之不尽等优点，正作为一种环保能源逐渐被大家所接受。而太阳能电池就是获取太阳能并转化为电能的主要手段。为了更有效率地获得太阳能能源以及降低获取能源的成本，必须开发出性能更加优异且成本较低的太阳能电池，这样才能使太阳能能源在与传统化石能源的竞争中取得优势。

碳材料储量巨大且制备方法简单，因此成本低廉。将钙钛矿太阳能电池上传统的贵金属电极用导电碳浆替换，将能极大程度地减少太阳能电池的成本。本文将着重介绍钙钛矿太阳能电池，并通过对国内外文献的阅读研究，以综述形式探究制备高导电性碳浆料的方法。

1.2 太阳能电池介绍

1.2.1 工作机理

简单形容太阳能电池，就是一种能将辐射能转化为电能的转换装置。其基本原理是光生伏打效应，即当太阳光照射在半导体上时会产生电动势，所以太阳能电池也被称作光伏电池。

1.2.2 晶硅太阳能电池

晶硅太阳能电池是现在所使用的主要太阳能电池，占太阳能电池市场的90%，其中又分为单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池。

通过对电池结构等方面的不断研究以降低电池中的光学损失和电学损失，目前已经有六种不同结构的单晶硅太阳能电池的光电转换效率超过了25%^[1]，分别为钝化发射极背场点接触电池家族^[2]，交叉指式背接触太阳能电池^[3],硅异质结太阳能电池^[4]，交叉指式背接触异质结太阳能电池^[5]，隧穿氧化层钝化接触太阳能电池^[6]，多晶硅氧化物选择钝化接触太阳能电池^[7]。不仅在理想环境中测得的效率十分高，在大规格生产时其转换效率也已达到16%-20%^[8]。虽然单晶硅太阳能电池有很强的性能和技术，但是由于单晶硅的制造成本较高，在一些低成本场合下多采用多晶硅太阳能电池或薄膜太阳能电池来替代。

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