染料敏化太阳能电池和有机-无机钙钛矿太阳能电池由于具有制作工艺简单，理论能量转化效率高，成本较低等优点，是非常有发展潜力的两种新型薄膜太阳能电池。经过世界各国科学家的不断努力，目前DSCs和PSCs的能量转化效率(PCE)分别达到了13%和19%。DSCs中的对电极和PSCs中的背电极是整个光伏器件结构中重要的组成部分，除了形成整个电池回路的作用之外，它们分别起着催化还原电解质中氧化态组分和收集空穴的作用。DSCs对电极催化材料通常为Pt，PSCs背电极通常为Au或者Ag。

然而，这些材料的使用存在诸多问题。首先，Pt、Au、Ag是贵金属，价格昂贵且储量有限，势必影响到未来的大规模生产。其次，Pt对电极易被DSCs电解质中的I-/I3腐蚀，而Ag背电极在PSCs中容易被有机-无机钙钛矿腐蚀，因此影响了DSCs和PSCs的稳定性。为了提高稳定性以及降低DSCs、PSCs成本，需要开发出高效、低成本、耐腐蚀的非贵金属对电极和背电极材料。同时需要深入研究电池材料在器件中的作用和催化机制以及影响因素，以便为新材料的开发提供一定理论的指导意义。

实验研究出新型高效低成本的三氧化钨对电极，从化学组成、形貌、表面结构三个重要的角度深入研究了其对催化和DSCs性能的影响机制。为了进一步降低电池的成本、提高稳定性，成功制备了基于廉价碳材料的Pt-free和ITO-free的柔性三氧化钨对电极并研究了其在拟固态电解质中的催化和DSCs性能。同时将上述廉价碳材料经过简易的溶剂交换法，制备了适合有机-无机钙钛矿太阳能电池体系的低温导电碳浆，从而成功构建了基于碳背电极的HTM-free和Metal-free的介观异质结钙钛矿太阳能电池和平板异质结钙钛矿太阳能电池，并详细研究了两种器件的光电性能、界面电子-空穴分离与收集、长期稳定性等问题。

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偏钨酸铵（AMT）是一种具有大分子量和高水溶性的钨化合物，常温下，AMT在水中的溶解度可达100g/mL。可以使用双极膜电渗析法（BEMD），以钨酸铵溶液为原料，制备偏钨酸铵。

电渗析法是利用电场的作用，双极膜内发生水的解离并在膜两侧分别形成H⁺和[OH]^-向电极的两侧发生定向移动，分别进入料液室（盐室）和碱室。一般情况下水中离子都可以自由通过交换膜，除非人工合成的大分子离子。电渗析广泛应用于化工、轻工、冶金、造纸、海水淡化、环境保护等领域。

电渗析法以钨酸铵或仲钨酸铵为原料经电渗析置备偏钨酸铵的过程表现为：
1.将仲钨酸铵加入到阳极室，当电流通过时，水在强大电场的作用下发生解离，并在膜两侧分别形成H⁺和[OH]^-向电极的两侧发生定向移动，分别进入料液室（盐室）和碱室；
2.H⁺进入进入盐室中于WO₄-结合，不再通过阳离子交换膜进入碱室，铵离子通过阴离子交换膜进人阴极室，阳极室偏钨酸铵浓度增加；
3.[OH]^-通过阴离子交换膜进入碱室，与不断迁入的铵离子相结合，不再经过交换膜进入到阳极室；
4.随着电解过程的进行，盐室中的铵离子不断减少，氢离子不断增加，盐室中溶液的pH值不断下降；
5.最后从阴极室放出偏钨酸铵溶液，制得偏钨酸铵。

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单晶是指其内部微粒有规律地排列在一个空间格子内的晶体。单晶仲钨酸铵（APT）具有表面光滑致密，棱角分明，颗粒均匀，松装密度大，流动性好等特点，因而成为了钨丝和高端钨基合金材料的重要原料。

单晶APT的实现要求尽量避免晶粒团聚，而晶粒团聚的先决条件是接触。目前，APT的生产主要有蒸发结晶、中和结晶和冷冻结晶等方法。在APT结晶过程中，晶粒的接触方式有两种：一是沉积于结晶器底部的 堆积接触；二是悬浮于结晶溶液中的碰撞接触。其中，碰撞接触的两个直接关系因素是：结晶器内流体的流动方式和溶液中固体颗粒的浓度。

搅拌可以避免APT晶体堆积接触的发生，也同时会使得晶粒碰撞机会加大。因此，控制搅拌速度，使得晶粒处于悬浮状态下，同时尽量降低甚至消除晶粒在溶液中运动碰撞的机会，是争取单晶APT的前提条件。

国内某发明指出一种单晶APT的制备方法，其原理是为减少仲钨酸铵晶粒间的碰撞和堆积接触，在APT结晶不同时期，不断调整搅拌速度，使溶液中的晶粒处于既不沉积，也不碰撞的悬浮层流状态，克服晶粒的团聚，制取出单晶仲钨酸铵。具体为：
1.选用黑钨精矿经碱溶、离子交换法除杂净化转型后得到的(NH₄)₂WO₄溶液，使用横截面为圆形的结晶器，加热至95〜100°C，进行蒸发结晶；
2.在晶核出现前，搅拌速度控制在30转/分；晶核出现后，搅拌速度上升并控制在40转/分；而当晶核出现1小时后，上升并控制搅拌速度至50转/ 分；
3.随着晶体的不断析出，当溶液密度下降为1.14g/cm³后，搅拌速度上升为60转/分；
4.结晶终点为，当溶液体积下降为初始溶液体积的40%，制得单晶APT。

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温压成型工艺是在传统的模压工艺的基础上发展延伸出来的一种新型高密度粉末冶金制备技术。相比传统工艺方法，温压成型工艺是在压制的过程中将粉末和模具加热到一定温度后用常规方法进行压制获得高密度粉末压坯，从而获得高密度和高性能的烧结体。无论是铁基基材还是钨、铜、铝等其他金属粉末，温压工艺都能很好的适用，其具有众多优势，如压坯密度及烧结密度高、压坯密度分布均匀、压坯强度高、脱模压力小、弹性后效小以及相对成本较低等。而该工艺的影响因素包括对粉末（松装密度、粒度及粒度组成、孔隙度等）、润滑剂的选用以及对温压温度和其他各项参数控制等，这些因素都是保证最终成型效果的关键技术。接下来，我们就从这几个方面入手，逐一探讨钨铜复合粉末温压成型工艺的关键技术。

一、粉末选择：粉末的选择就包括粒度、粒度配比、松装密度、孔隙度等方面。用于温压成型的钨铜复合粉末不仅仅要求在加热、传输以及压制过程中有良好的压缩性、流动性和稳定不变的松装密度，而且要求所制成的零件之间性能的一致性也较高。粉末本身的粒度、粒度组成以及混合粉末的配方都在一定程度上决定了材料的密度和无空隙度。国外有相关研究人员研发了一种专利粉末，其无论是在130℃下保温还是在粉末加热到130℃在冷却至室温，再升温的循环作用下，粉末的松装密度和流动性以及在600MPa下所压制的生坯密度都十分稳定。

二、润滑剂选择：在传统工艺中所使用的润滑剂一般当温度升至120-150℃时，就难以保证粉末的流动性，是混合粉末的性能受到一定程度的影响。因此润滑剂的选用也是不容忽视的一个环节。其应满足玻璃化温度在130-150℃、较低的摩擦因数（温度升高，摩擦因数进一步降低，有利于金属粉末和模壁以及粉末颗粒间的摩擦阻力达到最小，从而减少压制压力和脱模力）、易溶于挥发性溶剂（便于粉末干燥和使粉末颗粒表面均匀涂覆一层薄的润滑剂膜）、能有效阻止或减缓钨铜合金粉末的氧化（通常金属粉末已发生氧化，氧含量的升高会影响其最终性能）、分解温度范围较宽（裂解时应较为平缓，避免产生大量气体，导致粉末冶金零件的体积膨胀）、润滑剂分解后无毒无害，不污染环境。

三、温压温度控制：温压成形预热温度在100～150℃之间。由于压制的温度介于通常的室温和热压温度之间，因而被称之为温压。将温压温度控制在聚合物润滑剂的玻璃化温度之上或熔点之下，使润滑剂处于粘流态，既具有一定的粘结性和一定的润滑性，有利于粉体表面的铺展和流动。若温度过高或过低都会造成润滑膜的破坏而失效。

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中国目前生产上制备粗晶硬质合金的主要工艺是在三氧化钨中添加碱金属如钠、钯、银等，氢还原后制备粗颗粒钨（W)粉，经高温碳化得到粗颗粒碳化钨粉，再经湿磨、成形、烧结工序制备出粗晶硬质合金。制备掺钠三氧化钨的常规方法有喷雾法、人工掺杂法，这两种方法的缺陷在于制制备的高钠WO₃化学元素分布不均匀，影响后续的生产，导致颗粒长大不均匀，生产出来的产品差异性较大。此外，喷雾法还需购买喷雾器，造成成本的增加；人工掺杂法需要增加人为成本。

而掺钠制备三氧化钨的方法与喷雾法、人工掺杂法相比较，不仅成本较低，操作较简捷，而且生产出来的三氧化钨粉末更均匀。具体方法如下。

步骤：
1.以碱分解钨精矿经离子交换、除钼等工序制得的钨酸铵溶液为原料，钨酸铵浓度（WO₃质量计）为200 ~ 300 g/L，Na+质量浓度为10~40 ppm；
2.根据后续产品的要求加入固体钠盐，含钠化合物的掺杂量按Na/WO₃质量百分比为0.05%~0.25%，混合溶液；
3.蒸发结晶，温度控制在80~100°C，搅拌速度为50~200 r/min；
4.蒸发至结晶终点pH为6.4~7.0时，停止加热、冷却至20~50°C；
5.真空抽滤方式对料液进行过滤，抽干，得到含钠均匀的APT粉末；
6.将APT置于煅烧炉内，在680 ~ 740°C煅烧，得到含钠均匀的三氧化钨粉末。

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