一种复合电极层及其制备方法和钙钛矿电池

技术领域

本发明涉及钙钛矿电池技术领域，具体而言，涉及一种复合电极层及其制备方法和钙钛矿电池。

背景技术

钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。近年来，钙钛矿太阳能电池的最高光电转换效率从3.8％提高到了25.7％。该光电转换效率不仅超过了发展较早的其它薄膜太阳能电池，更是已经逼平甚至超过了诸如多晶硅太阳能电池等发展多年的产业化太阳能电池技术，显示出巨大的产业开发前景。

钙钛矿太阳能电池一般包括前电极、第一载流子传输层、钙钛矿光吸收层、第二载流子传输层和背电极。对于前电极的制备，目前传统的工艺是在玻璃基片上使用高耗能的真空镀膜设备比如CVD或者PVD的方式，沉积较厚的FTO膜层，FTO膜层相较金属电极面电阻非常高，为降低面电阻需要沉积较厚的膜层，降低透过率，目前FTO膜层的透过率只能达到80％左右，面电阻10Ω左右，对钙钛矿电池的转化效率影响较大。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种复合电极层，通过导流体层和透明导电层的配合，可有效降低面电阻，提高膜层的透过率，提高钙钛矿电池的转化率。

本发明的另一个目的在于提供一种所述的复合电极层的制备方法，效率高，安全性高，得可提高复合电极层的制备精度，提高其性能。

本发明的另一个目的在于提供一种钙钛矿电池，具有优异的电化学性能。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种复合电极层，包括导流体层和透明导电层；所述导流体层位于玻璃基板的一侧表面，所述透明导电层覆盖于所述导流体层和所述玻璃基板的表面；所述导流体层包括多根呈阵列分布的金属丝线，沿所述金属丝线的长度方向上，任意相邻的两根所述金属丝线之间形成钙钛矿电池的P1通道的容置区域，在垂直于金属丝线的长度方向上，若干金属丝线呈间距分布且在透明导电层上形成多个载流子集中导流区。

在一种实施方式中，所述导流体层在所述玻璃基板表面的遮挡面积占所述玻璃基板面积的2％～3％。

在一种实施方式中，所述金属丝线的厚度为50nm～200nm。

在一种实施方式中，所述透明导电层的厚度为300nm～500nm。

在一种实施方式中，沿所述金属丝线的宽度方向上，相邻的两根所述金属丝线之间的距离为2～5mm。

在一种实施方式中，所述金属丝线的材质包括含有导电相的复合物、金属与导电无机物的复合物、金属单质或合金；以质量百分比计，所述含有导电相的复合物包括导电相20％～50％和粘结相50％～80％。

在一种实施方式中，所述金属丝线的材质为含有导电相的复合物，导电相包括铝、铝合金、银钼合金和银镍合金中的至少一种；所述粘结剂包括陶瓷、玻璃、树脂和纤维素中的至少一种。

在一种实施方式中，所述透明导电层具有P1通道，所述P1通道位于所述容置区域之内。

所述的复合电极层的制备方法，包括以下步骤：

通过蒸镀或者印刷的方式，在玻璃基板上沉积金属丝线，形成导流体层；再于所述导流体层的表面和玻璃基板的表面沉积透明导电材料，形成透明导电层。

在一种实施方式中，通过所述蒸镀的方式，在玻璃基板上制备导流体层，具体包括：将玻璃基片置于装载有金属掩膜板的基片架上，所述玻璃基片位于所述金属掩膜板的上方，在所述玻璃基片的上方放置磁板，得到组装体；所述组装体传输至蒸镀工艺腔，工艺腔中的蒸镀设备蒸发金属丝线，所述金属丝线在所述玻璃基片的下表面沉积，固化后形成导流体层。

在一种实施方式中，蒸镀前，控制蒸镀腔室的真空度为10

在一种实施方式中，采用所述蒸镀的方式在玻璃基板上制备导流体层所采用的蒸镀设备，包括蒸发系统、传动系统、真空系统和辅助自动线系统；所述蒸发系统包括工艺腔，所述工艺腔中设置有蒸发装置，用以在所述玻璃基板上沉积金属丝线原料，以获得导流体层；所述真空系统包括第一真空腔室和第二真空腔室，用以提供不同的真空度以提升基片架的传动；所述第一真空腔室连接所述工艺腔的进料口，所述第二真空腔室连接所述工艺腔的出料口；所述第一真空腔室包含有若干在传送方向上以真空度阶梯式增加的次级腔，所述第二真空腔实包含有若干在传送方向上以真空度阶梯式降低的次级腔，所述第一真空腔室和第二真空腔室用以提供不同的真空度以供基片架在真空环境下连续传动；所述传动系统分别连接所述第一真空腔室和所述第二真空腔室，形成基片架的循环输送回路。

在一种实施方式中，所述蒸发装置包括支撑座、金属线盘、送料电机、蒸发舟、冷却系统、挡板和加热电极；所述支撑座用于支撑整个蒸发装置，所述金属线盘用于存储金属线，所述送料电机用于控制金属线送料至所述蒸发舟，所述蒸发舟用以接收金属线，所述加热电极用于加热所述蒸发舟，所述冷却系统用于蒸发装置的冷却，所述挡板用于防止蒸发后的金属线污染设备。

在一种实施方式中，沿所述工艺腔的进料端方向上，所述第一真空腔室依次包括第一过渡腔、第一转移腔和第一缓冲腔，沿所述工艺腔的出料端方向上，所述第二真空腔室依次包括第二缓冲腔、第二转移腔和第二过渡腔。

在一种实施方式中，所述传动系统包括回传系统、移栽系统和基片架维护系统，所述回传系统用于基片架和金属掩膜板的回传，所述移栽系统用于磁板与基片架的结合，所述基片架维护系统用于基片架的装载与卸载。

在一种实施方式中，所述传动系统连接设置有上料平台，所述上料平台靠近所述第一真空腔室的入料口，用以提供玻璃基板；所述传动系统连接设置有下料系统，用以接收制备完复合电极层的玻璃基板。

在一种实施方式中，所述辅助自动线系统包括电柜、前级泵组和干泵组。

在一种实施方式中，通过印刷的方式，在玻璃基板上制备导流体层，具体方法包括：采用印刷设备在玻璃基板上进行喷涂，形成涂层，再进行固化，形成导流体层；所述印刷设备的喷墨头与玻璃基板的距离为30～200μm，喷液间隙为2～5mm，喷墨头的移动速率为0.2～2m/s；所述固化的温度为200～500℃，所述固化的时间为10～20min。

在一种实施方式中，所述印刷的方式所采用的印刷设备，包括依次设置的进料区、工艺区和出料区，所述工艺区的内部设置有定位系统、供液系统、喷涂系统和传动系统；所述定位系统用于对玻璃基板的定位；所述喷涂系统包括喷涂装置，所述喷涂装置包括承载柱和多个喷墨头，所述承载柱的内部设置有溶液通道，所述承载柱还设置有注液口；所述供液系统用以为喷涂系统提供喷涂液。

在一种实施方式中，所述供液系统包括原料存储装置、中转存储装置、注液泵、过滤器和排气过滤模组；所述排气过滤模组设置于所述原料存储装置和中转存储装置之间；所述中转存储装置通过所述注液泵和所述过滤器与所述喷涂装置相连接。

在一种实施方式中，所述透明导电层的制备条件，具体包括：透明导电层材料的蒸发温度为45～60℃，蒸发时间为4.5～6.5h，玻璃基板的温度为600～700℃，真空度为0.1～10mbar。

一种钙钛矿电池，包括所述的复合前电极，或者所述的复合电极层的制备方法制备得到的复合电极层。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明将导流体层和透明导电层复合，形成复合电极层，可牢牢固定在玻璃基板的表面；其不影响后续膜层的制备与激光线的刻划，且能有效地降低透明导电层的厚度，提高膜层的透过率，同时因为导流体层的优良导电性，虽然透明导电层减薄，但是通过导流体层的辅助导电，电池的方阻反而降低，可促使钙钛矿电池转化效率进一步提升。

(2)本发明复合电极层的制备方法，效率高，安全性高，得到的复合电极层的质量高，有利于提升钙钛矿电池的电化学性能。

(3)本发明的钙钛矿电池的透光率提高，综合增益提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明复合电极层的结构示意图；

图2为本发明复合电极层的电流移动方向示意图；

图3为本发明钙钛矿电池的结构示意图；

图4为本发明蒸镀设备的结构示意图；

图5为本发明蒸发系统的结构示意图；

图6为本发明基片架的结构示意图；

图7为本发明金属掩膜板的结构示意图；

图8为本发明磁板的结构示意图；

图9为本发明利用掩膜板进行蒸镀的工艺流程图；

图10为本发明印刷设备的结构示意图；

图11为本发明喷涂装置的结构示意图。

附图标记：

100-玻璃基板、200-导流体层、300-透明导电层、400-电荷传输层、500-钙钛矿发电层、600-电子传输层、700-背电极；800-P1通道、900-P2通道、1000-P3通道；

1-跨梯、2-回传系统、3-基片架维护系统、4-移栽系统、5-上料平台、6-第一过渡腔、7-第一转移腔、8-第一缓冲腔、9-工艺腔、10-电柜、11-前级泵组、12-干泵组、13-第二缓冲腔、14-第二转移腔、15-第二过渡腔；16-基片架、17-下料系统、18-定位装置、19-金属掩膜板、20-磁板；21-进料区、22-工艺区、23-喷涂装置、24-定位系统、25-出料区、26-设备电柜、27-过滤器、28-注液泵、29-原料存储装置、30-中转存储装置、31-排气过滤模组、32-承载柱、33-直线电机、34-注液口；

901-金属线盘、902-送料电机、903-金属线、904-蒸发舟、905-支撑座、906-冷却系统、907-挡板、908-加热电极。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

根据本发明的一个方面，本发明涉及一种复合电极层，包括导流体层和透明导电层；所述导流体层位于玻璃基板的一侧表面，所述透明导电层覆盖于所述导流体层和所述玻璃基板的表面；所述导流体层包括多根呈阵列分布的金属丝线，沿所述金属丝线的长度方向上，任意相邻的两根所述金属丝线之间形成钙钛矿电池的P1通道的容置区域，在垂直于金属丝线的长度方向上，若干金属丝线呈间距分布且在透明导电层上形成多个载流子集中导流区，即在每一条形的子电池单元上，包含有若干个沿P1长度方向间距布设的载流子集中导流区，各载流子集中导流区通过该区域中的金属丝线线段进行集中导流，各个集中导流区中的各区域载流子流速相近，避免电池单元长度方向上出现明显的载流子流速不同的区域间隔现象。

本发明将导流体层和透明导电层复合，形成复合电极层，可不影响后续膜层的制备与激光线的刻划，且能有效地降低透明导电层的厚度，提高膜层的透过率，同时因为导流体层的优良导电性，虽然透明导电层减薄，但是通过导流体层的辅助导电，电池的方阻反而降低，可促使钙钛矿电池转化效率进一步提升。

在一种实施方式中，所述导流体层在所述玻璃基板表面的遮挡面积占所述玻璃基板面积的2％～3％，例如2％、2.1％、2.2％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％或3％等；在一种实施方式中，所述金属丝线的厚度为50nm～200nm，例如50nm、60nm、70nm、100nm、120nm、150nm、200nm等，在一种实施方式中，所述透明导电层的厚度为300nm～500nm，例如300nm、320nm、350nm、380nm、400nm、420nm、450nm、470nm、500nm等。

在一种实施方式中，沿所述金属丝线的宽度方向上，相邻的两根所述金属丝线之间的距离为2～5mm，例如2mm、2.4mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或5mm等。

在一种实施方式中，所述透明导电层设置有P1通道，所述P1通道位于所述容置区域内。

在一种实施方式中，所述金属丝线的材质包括含有导电相的复合物、金属与导电无机物的复合物、金属单质或合金；以质量百分比计，所述含有导电相的复合物包括导电相20％～50％和粘结相50％～80％，在一种实施方式中，以质量百分比计，导电相为20％、25％、30％、35％、40％或50％等，粘结相为50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％等。其中，金属单质包括铝、银或钼，合金可以为铝、银和钼的中至少两种的合金；导电无机物包括石墨烯；在一种实施方式中，所述金属丝线的材质为含有导电相的复合物，导电相包括铝、铝合金、银钼合金和银镍合金中的至少一种；在一种实施方式中，铝粉包括片状铝粉和/或球状铝粉，在一种实施方式中，铝粉为纳米铝粉；在一种实施方式中，所述粘结剂包括陶瓷、玻璃、树脂、氧化物晶体和纤维素中的至少一种，其中，玻璃包括铅玻璃、硼酸盐、铋酸盐和锌玻璃中的至少一种，树脂包括聚氨酯树脂、聚酯树脂、氯醋树脂、环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。

本发明复合电极层的电流移动方向示意图如图2所示，电子主要通过导流体层进行汇流导通；电荷会出现远离于金属丝线的原因：边缘位置接近死区的连接位置没有金属线。

根据本发明的另一个方面，本发明还涉及所述的复合电极层的制备方法，包括以下步骤：

通过蒸镀或者印刷的方式，在玻璃基板上沉积金属丝线，形成导流体层；再于所述导流体层的表面和玻璃基板的表面沉积透明导电材料，形成透明导电层。

本发明复合电极层的制备方法，效率高，得到的复合电极层的质量高，有利于提升钙钛矿电池的电化学性能。

在一种实施方式中，通过所述蒸镀的方式，在玻璃基板上制备导流体层，具体包括：蒸镀前，控制蒸镀腔室的真空度为10

通过所述蒸镀的方式，在玻璃基板上制备导流体层，具体包括：将玻璃基片置于装载有金属掩膜板的基片架上，所述玻璃基片位于所述金属掩膜板的上方，在所述玻璃基片的上方放置磁板；蒸发金属丝线，所述金属丝线在所述玻璃基片的下表面沉积，固化后形成导流体层。

在一种实施方式中，所述基片架的周边设置有定位装置。金属掩膜板装载在基片架上，金属掩膜板的材质需耐高温、耐腐蚀、不易产生形变、可被磁铁吸附的特性，例如Ni和Fe的合金材质，金属掩膜板线条的数量、宽度及间距可根据工艺需求进行设置，金属掩膜板循环多次后需要进行清洗，可使用碱洗的方式进行化学清洗。在一种实施方式中，所述磁板具有多个磁条，所述磁条的排列方向与金属掩膜板栅线的方向平行，用于吸附金属掩膜板，防止制备过程中金属掩膜板下坠。

在一种实施方式中，将金属掩膜板装载到基片架架子上；利用机械吸盘，从玻璃基板的背面吸附玻璃基板放置到金属掩膜板上面，玻璃基板的镀膜面朝下；使金属掩膜板和玻璃基板紧密接触；然后磁板下落，吸住金属掩膜板；再进行栅线蒸镀工艺；基片架从蒸镀工艺腔传出，磁板升起；然后随自动线传送至工作站；机械系盘将蒸镀的玻璃卸载。本发明利用掩膜板进行蒸镀的工艺流程图如图9所示。

在一种实施方式中，采用所述蒸镀的方式在玻璃基板上制备导流体层所采用的蒸镀设备，包括蒸发系统、传动系统、真空系统和辅助自动线系统；所述蒸发系统包括工艺腔，所述工艺腔中设置有蒸发装置，用以在所述玻璃基板上沉积金属丝线原料，以获得导流体层；所述真空系统包括第一真空腔室和第二真空腔室，用以提供不同的真空度以提升基片架的传动；所述第一真空腔室连接所述工艺腔的进料口，所述第二真空腔室连接所述工艺腔的出料口；所述第一真空腔室包含有若干在传送方向上以真空度阶梯式增加的次级腔，所述第二真空腔实包含有若干在传送方向上以真空度阶梯式降低的次级腔，所述第一真空腔室和第二真空腔室用以提供不同的真空度以供基片架在真空环境下连续传动；所述传动系统分别连接所述第一真空腔室和所述第二真空腔室，形成基片架的循环输送回路。

本发明的蒸镀设备通过各个系统的相互配合，更加高效、安全，得到的导流体层的精度及性能更高。

在一种实施方式中，所述蒸发装置包括支撑座、金属线盘、送料电机、蒸发舟、冷却系统、挡板和加热电极；所述支撑座用于支撑整个蒸发装置；所述金属线盘用于存储金属线，可以实现连续不间断的蒸发；所述送料电机用于控制金属线送料至所述蒸发舟，所述蒸发舟用以接收金属线，所述加热电极用于加热所述蒸发舟，实现金属线的不间断蒸发；所述冷却系统用于蒸发装置的冷却，所述挡板用于蒸发系统的防护，防止蒸发后的金属线污染设备。

在一种实施方式中，沿所述工艺腔的进料端方向上，所述第一真空腔室依次包括第一过渡腔、第一转移腔和第一缓冲腔，沿所述工艺腔的出料端方向上，所述第二真空腔室依次包括第二缓冲腔、第二转移腔和第二过渡腔。其中，第一过渡腔和第二过渡腔的作用：负责大气与低真空的转换，同时可以快速传动，节约玻璃基板在腔室的停留时间；第一转移腔和第二转移腔的作用：负责低真空与中真空的转换，同时可以快速传动，节约玻璃基板在腔室的时间；第一缓冲腔和第二缓冲腔的作用：负责中真空与高真空的转换，同时可以切换传动速度，高速传动，节约玻璃基板在腔室的时间，工艺速度匹配工艺腔的传动。

在一种实施方式中，所述传动系统包括回传系统、移栽系统和基片架维护系统，所述回传系统用于基片架和金属掩膜板的回传，所述移栽系统用于磁板与基片架的结合，所述基片架维护系统用于基片架的装载与卸载。在一种实施方式中，所述传动系统连接设置有上料平台，所述上料平台靠近所述第一真空腔室的入料口，用以提供玻璃基板，上料平台对接上工序流水线，承载上游玻璃，也可人工上片，可通过机械翻转的方式将玻璃与基片架结合；所述传动系统连接设置有下料系统，用以接收制备完复合电极层的玻璃基板，其与上料系统结构一致，负责下料，可人工下料，也可通过机械翻转的方式将玻璃与基片架分离；所述传动系统还设置有跨梯，方便人员近处。

在一种实施方式中，所述辅助自动线系统包括电柜、前级泵组和干泵组。其中，电柜内含强电与弱电系统，符合整个设备的动力与控制；前级泵组为分子泵的前级泵组，与分子泵配合实现腔室的高真空；干泵组可以实现大气下启动，能够实现腔室的低真空。

在一种实施方式中，采用上述蒸镀设备在玻璃基板上制备导流体层，具体包括以下步骤：

蒸镀前，控制蒸镀腔室的真空度为10

在一种实施方式中，通过印刷的方式，在玻璃基板上制备导流体层，具体方法包括：采用印刷设备在玻璃基板上进行喷涂，形成涂层，再进行固化，形成导流体层；所述印刷设备的喷墨头与玻璃基板的距离为30～200μm，例如30μm、50μm、80μm、100μm、150μm、180μm等；喷液间隙为2～5mm，例如2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm等；喷墨头的移动速率为0.2～2m/s，例如0.5m/s、1m/s、1.5m/s、1.8m/s、2m/s等；所述固化的温度为200～500℃，例如200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃等，所述固化的时间为10～20min，例如10min、15min、20min等。本发明通过上述印刷工艺参数的配合，可保证导流体层的质量及性能。

喷涂原料包括导电相、粘结相和增强相，其中，导电相和粘结相的质量比为(20～50)：(50～80)。所述导电相包括导电相包括铝、铝合金、银钼合金(银包钼)和银镍合金(银包镍)中的至少一种，在一种实施方式中，铝粉包括片状铝粉和/或球状铝粉，在一种实施方式中，铝粉为纳米铝粉；在一种实施方式中，所述粘结剂起着粘结导电相并将其固定在玻璃基材表面的作用，包括陶瓷、玻璃、树脂、氧化物晶体和纤维素中的至少一种，其中，玻璃包括铅玻璃、硼酸盐、铋酸盐和锌玻璃中的至少一种，树脂包括聚氨酯树脂、聚酯树脂、氯醋树脂、环氧树脂、酚醛树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。增强相包括有机溶剂，有机溶剂包括二元酸酯(DBE)、二乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇乙醚醋酸酯、醋酸丁酯、碳酸二乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种，其作用是溶解树脂，使导电粒子充分分散，同时改善基材的表面状态，也决定干燥速度，使浆料与基材具有优良的附着力。增强相还可包括其他的添加剂，例如助溶剂、分散剂等。

在一种实施方式中，所述印刷的方式所采用的印刷设备，包括依次设置的进料区、工艺区和出料区，所述工艺区的内部设置有定位系统、供液系统、喷涂系统和传动系统；所述定位系统用于对玻璃基板的定位，由精密的电机组成，玻璃基片的四角均可定位，实现对钙钛矿基片的精确定位，是喷涂的基础；所述喷涂系统包括喷涂装置，所述喷涂装置包括承载柱和多个喷墨头，可以满足直线喷涂的需要，所述承载柱的内部设置有溶液通道，可以均匀的分配溶液到各个喷墨头，所述承载柱还设置有注液口，通过供液系统注入喷涂液。喷涂装置还连接有直线电机，通过与光栅尺的配合实现精准的运动控制；所述供液系统用以为喷涂系统提供喷涂液。进料区承接上道工序的流水线，作为缓冲传输作用；出料区承接下道工序的流水线，作为缓冲传输作用。

在一种实施方式中，所述供液系统包括原料存储装置、中转存储装置、注液泵、过滤器和排气过滤模组；所述排气过滤模组设置于所述原料存储装置和中转存储装置之间；所述中转存储装置通过所述注液泵和所述过滤器与所述喷涂装置相连接。其中，原料存储装置用于存放原材料，配置好的原料放置于原料罐中；原料存储装置中的原材料经过排气过滤模组进行排气与初步过滤，保证中转罐内的液体无杂质与气泡，通过中转泵进入中转存储装置，中转存储装置的原材料再通过注液泵和过滤器，会对溶液进行最后的过滤，保证溶液无杂质，进入喷涂装置。

在一种实施方式中，所述透明导电层的制备条件，具体包括：透明导电层材料的蒸发温度为45～60℃，例如50℃、55℃等，蒸发时间为4.5～6.5h，例如5h、6h等，玻璃基板的温度为600～700℃，例如600℃、650℃、700℃等，真空度为1～10mbar，例如2mbar、5mbar、8mbar等。

根据本发明的另一个方面，本发明还涉及一种钙钛矿电池，包括所述的复合前电极，或者所述的复合电极层的制备方法制备得到的复合电极层。

在一种实施方式中，所述钙钛矿电池包括玻璃基板、上述复合电极层、电荷传输层、钙钛矿发电层、电子传输层、背电极、P1通道、P2通道和P3通道；所述玻璃基板的一侧表面连接所述复合电极层，所述复合电极层具有P1通道，所述P1通道位于相邻的金属丝线形成的容置区域内；所述电荷传输层包括第一基体层和第一延伸段，所述第一基体层覆盖于所述复合电极层的表面，所述第一延伸段位于所述P1通道内；所述电荷传输层的表面依次层叠设置所述钙钛矿发电层和电子传输层，所述P2通道依次贯穿所述电荷传输层、钙钛矿发电层和电子传输层；所述背电极包括第二基体层和第二延伸段，所述第二基体层覆盖于所述电子传输层的表面，所述第二延伸段位于所述P2通道内；所述P3通道依次贯穿于背电极、电子传输层、钙钛矿发电层和电荷传输层。

下面结合具体的实施例、对比例和附图进一步解释说明。

实施例1

一种复合电极层，如图1所示，包括导流体层200和透明导电层300；所述导流体层200位于玻璃基板100的一侧表面，所述导流体层200包括多根呈阵列分布的金属丝线，沿所述金属丝线的长度方向上，任意相邻的两根所述金属丝线之间形成钙钛矿电池的P1通道的容置区域；所述透明导电层300覆盖于所述导流体层200和所述玻璃基板100的表面；所述导流体层200在所述玻璃基板100表面的遮挡面积占所述玻璃基板100面积的2.5％；金属丝线的厚度为100nm，透明导电层300厚度为450nm；相邻的两根所述金属丝线之间的距离为4mm；所述金属丝线为铝线，透明导电层300为FTO，电池效率为17.27％，电流I为1.76A。

本实施例中的复合电极层的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过蒸镀设备，在玻璃基板100上沉积金属丝线，形成导流体层200；

其中，蒸镀设备，如图4所示，包括蒸发系统、传动系统、真空系统和辅助自动线系统；所述蒸发系统包括工艺腔9，所述工艺腔9中设置有蒸发装置，用以在所述玻璃基板100上沉积金属丝线原料，以获得导流体层200；所述真空系统包括第一真空腔室和第二真空腔室，用以提供不同的真空度以提升基片架16的传动；所述第一真空腔室连接所述工艺腔9的进料口，所述第二真空腔室连接所述工艺腔9的出料口；所述传动系统分别连接所述第一真空腔室和所述第二真空腔室，形成基片架16的循环输送回路；

蒸发装置如图5所示，包括支撑座905、金属线盘901、送料电机902、蒸发舟904、冷却系统906、挡板907和加热电极908；所述支撑座905用于支撑整个蒸发装置，所述金属线盘901用于存储金属线903，所述送料电机902用于控制金属线903送料至所述蒸发舟904，所述蒸发舟904用以接收金属线903，所述加热电极908用于加热所述蒸发舟904，所述冷却系统906用于蒸发装置的冷却，所述挡板907用于防止蒸发后的金属线污染设备；

沿所述工艺腔9的进料端方向上，所述第一真空腔室依次包括第一过渡腔6、第一转移腔7和第一缓冲腔8，沿所述工艺腔9的出料端方向上，所述第二真空腔室依次包括第二缓冲腔13、第二转移腔14和第二过渡腔15；

所述传动系统包括回传系统2、移栽系统4和基片架维护系统3，所述回传系统2用于基片架16和金属掩膜板19的回传，所述移栽系统4用于磁板20与基片架16的结合，所述基片架维护系统3用于基片架16的装载与卸载；所述传动系统还设置有跨梯1，方便人员近处；

所述传动系统连接设置有上料平台5，所述上料平台5靠近所述第一真空腔室的入料口，用以提供玻璃基板100；所述传动系统连接设置有下料系统17，用以接收制备完复合电极层的玻璃基板100；

所述辅助自动线系统包括电柜10、前级泵组11和干泵组12。

具体制备步骤包括：

调整工艺腔9工艺氛围在10

(2)再于所述导流体层200的表面和玻璃基板100的表面沉积透明导电材料，形成透明导电层300；具体为：通过CVD方式，以SnCl

实施例2

一种复合电极层，如图1所示，包括导流体层200和透明导电层300；所述导流体层200位于玻璃基板100的一侧表面，所述导流体层200包括多根呈阵列分布的金属丝线，沿所述金属丝线的长度方向上，任意相邻的两根所述金属丝线之间形成钙钛矿电池的P1通道的容置区域；所述透明导电层300覆盖于所述导流体层200和所述玻璃基板100的表面；所述导流体层200在所述玻璃基板100表面的遮挡面积占所述玻璃基板100面积的2.5％；金属丝线的厚度为100nm，透明导电层300厚度为450nm；相邻的两根所述金属丝线之间的距离为4mm；所述金属丝线为铝线；透明导电层300为FTO，电池效率为17.27％，电流I为1.76A。

本实施例中的复合电极层的制备方法，包括以下步骤：

(1)通过印刷的方式，在玻璃基板100上制备导流体层200，具体方法包括：采用印刷设备在玻璃基板100上进行喷涂，形成涂层，再进行固化，形成导流体层200；

其中，印刷设备如图10所示，包括依次设置的进料区21、工艺区22和出料区25，所述工艺区22的内部设置有定位系统24、供液系统、喷涂系统和传动系统；所述定位系统24用于对玻璃基板100的定位；所述喷涂系统包括喷涂装置23，如图11所示，所述喷涂装置23包括承载柱32和多个喷墨头，所述承载柱32的内部设置有溶液通道，所述承载柱32还设置有注液口34，喷涂装置还连接有直线电机33，通过与光栅尺的配合实现精准的运动控制；所述供液系统用以为喷涂系统提供喷涂液；所述供液系统包括原料存储装置29、中转存储装置30、注液泵28、过滤器27和排气过滤模组31；所述排气过滤模组31设置于所述原料存储装置29和中转存储装置30之间；所述中转存储装置30通过所述注液泵28和所述过滤器27与所述喷涂装置相连接；还包括设备电柜26，整个设备的电控集成在电柜内部，含有380V的动力电与24V的控制电；

所述印刷设备的喷墨头与玻璃基板100的距离为30～200μm，喷液间隙为2～5mm，喷墨头的移动速率为0.2～2m/s；将经过喷涂装置23后的玻璃基板100传输至固化炉中，固化的温度为200～500℃，固化的时间为10～20min。

(2)再于所述导流体层200的表面和玻璃基板100的表面沉积透明导电材料，形成透明导电层300；具体为：通过CVD方式，以SnCl4·5H2O为前驱体锡源，SnF2为氟源，前驱体反应温度50℃，反应时间为5h，基体温度为650℃，真空度控制在6mbar之间，得到复合电极层。

实施例1和实施例2仅是制备方法不同，得到的导流体层和透明导电层相同，性能参数相同。

实施例3

一种复合电极层的制备方法，除金属丝线的厚度为50nm，其他条件同实施例1。

实施例4

一种复合电极层的制备方法，除金属丝线的厚度为200nm，其他条件同实施例1。

实施例5

一种复合电极层的制备方法，除金属丝线的厚度为250nm，其他条件同实施例1。

对实施例1～5的复合电极层进行性能测试，结果如表1所示。

表1实施例1-5的复合电极层的测试结果

由表1可知，实施例1-5中，以实施例1、实施例2中金属线厚度为100nm，金属线占比面积2.5％，FTO层厚度450nm时有最佳的透过率和整体转换效率的增益。

实施例6

一种复合电极层的制备方法，除所述导流体层在所述玻璃基板表面的遮挡面积占所述玻璃基板面积的1％，其他条件同实施例1。

实施例7

一种复合电极层的制备方法，除所述导流体层在所述玻璃基板表面的遮挡面积占所述玻璃基板面积的2％，其他条件同实施例1。

实施例8

一种复合电极层的制备方法，除所述导流体层在所述玻璃基板表面的遮挡面积占所述玻璃基板面积的3％，其他条件同实施例1。

实施例9

一种复合电极层的制备方法，除所述导流体层在所述玻璃基板表面的遮挡面积占所述玻璃基板面积的4％，其他条件同实施例1。

对实施例6～9、对照例1的复合电极层进行性能测试，结果如表2所示。

表2实施例1、实施例6-9、对照例1的复合电极层的性能测试结果

由表2可知，当金属线的占比面积在2％-3％之间时具有较优的增益，而且透过率影响非常小，但是电池效率的增益十分显著。

实施例10

一种复合电极层的制备方法，除所述导流体层在所述玻璃基板表面的h厚度为300nm外，其他条件同实施例1。

实施例11

一种复合电极层的制备方法，除透明导电层厚度为350nm，其他条件同实施例1。

实施例12

一种复合电极层的制备方法，除透明导电层厚度为400nm，其他条件同实施例1。

对实施例10-12的复合电极层进行性能测试，结果如表3所示。

表3实施例、实施例10-12的复合电极层的性能测试结果

由表3所示，在先确定金属线占比面积和金属厚度的情况下，可以适当的降低透明导电层的厚度，从而提升其透过率。

实施例13

一种钙钛矿电池，如图3所示，包括玻璃基板100、复合电极层、电荷传输层400、钙钛矿发电层500、电子传输层600、背电极700、P1通道800、P2通道900和P3通道1000；所述玻璃基板100的一侧表面连接所述复合电极层，所述复合电极层具有P1通道800，所述P1通道800位于相邻的金属丝线形成的容置区域内；所述电荷传输层400包括第一基体层和第一延伸段，所述第一基体层覆盖于所述复合电极层的表面，所述第一延伸段位于所述P1通道800内；所述电荷传输层400的表面依次层叠设置所述钙钛矿发电层500和电子传输层600，所述P2通道依次贯穿所述电荷传输层400、钙钛矿发电层500和电子传输层600；所述背电极700包括第二基体层和第二延伸段，所述第二基体层覆盖于所述电子传输层600的表面，所述第二延伸段位于所述P2通道900内；所述P3通道依次贯穿于背电极700、电子传输层600、钙钛矿发电层500和电荷传输层400；上述复合电极层为实施例1中复合电极层。

钙钛矿电池的制备方法，包括：按照实施例1中的方法制备得到复合电极层，在透明导电层上制备P1通道，通过依次沉积的方式制备电荷传输层400、钙钛矿发电层500和电子传输层600，再于电荷传输层400、钙钛矿发电层500和电子传输层600上制备P2通道，再在电子传输层600上通过沉积的方式制备背电极700层，再在背电极700、电子传输层600、钙钛矿发电层500和电荷传输层400上制备P3通道1000。

采用上述其他实施例的复合电极层，按照本实施例上述方法分别制备钙钛矿电池。

对比例1

一种普通前电极，仅为透明导电层FTO，电池效率为15.70％，电流I为1.28A。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。