大面积全固态钙钛矿介观太阳能电池的制备方法及产品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种介观太阳能电池制备技术领域，具体涉及一种全固态钙钛矿介观太阳能电池的制备方法及该方法所制备的太阳能电池。
【背景技术】
[0002]作为第三代太阳能电池，钙钛矿太阳能电池以其较高光电转换效率以及低成本无污染的特点，受到越来越多人的关注。然而，这种高效率太阳能电池采用的是有机空穴传输材料和贵金属金电极，这种结构带来了许多实际性问题，如有效面积小、制作成本高昂、材料来源有限、以及高温不稳定等等缺陷，这大大阻碍了钙钛矿全固态介观太阳能电池推向市场化的实际应用。此外，现阶段实验室研究的电池有效吸光面积都很小，这种传统的小面积电池是在1cmX 1cm的导电玻璃基板上刻蚀多条绝缘带，制作成10到20个独立的小面积电池，例如专利文献CN103441217A中公开的一种基于钙钛矿类吸光材料的介观太阳能电池，其以导电玻璃为导电基板，沉积一定厚度例如50nm二氧化钛致密层后，自下而上以丝网印刷的方式依次制备二氧化钛纳米晶层，二氧化锆绝缘间隔层，碳电极空穴收集层。这种电池有效吸光面积有限，仅供实验室研究，不存在任何实际应用价值，而未来要实现钙钛矿太阳能电池的产业化，把有效吸光面积扩大是新能源革命的一大必然趋势。
[0003]F.Matteocci^A(F.Matteocci,S.Razza,F.Di Giacomo,S.Casaluci ,G.Mincuzzi，T.M.Brown，A.D’Epifan1，S.Licoccia，A.Di Carlo ,Phys.Chem.Chem.Phys.16(2014)3918e3923.)第一次公开了一种使用Spiro-MeOTAD作为空穴传输材料，金作为对电极制作的钙钛矿太阳能电池的技术方案，该方案中钙钛矿太阳能电池的面积可以达到16.Scm2，这极大地提升了钙钛矿太阳能电池的有效吸光面积，使得钙钛矿太阳能电池的产业化成为可能。但是，这种钙钛矿太阳能电池的转换效率仅为5.1%，严重低于目前的传统小面积电池的光电转换效率，并且在长时间的光照情况下，电池的效率衰减得非常迅速，使得其仍然无法实现实际应用。
[0004]进一步的研究表明，之所以目前的大面积太阳能电池其光电转换效率较低，是因为其有效吸光面积增大引起钙钛矿的填充出现不均匀，使得在高温下极度不稳定，这种钙钛矿填充的不均匀和不稳定将直接导致大面积太阳能电池各方面性能直线下降，导致目前的电池性能无法满足产业上的应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种全固态钙钛矿介观太阳能电池的制备方法及该方法所制备的太阳能电池，其通过对制备工艺中印刷结构的优化以及对钙钛矿中的含量和填充方式进行改进，从而能够制备出具有大面积的全固态钙钛矿介观太阳能电池，且具有较高的稳定性和均一性，其效率可达1 %以上。
[0006]为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种全固态钙钛矿介观太阳能电池的制备方法，该方法包括在所述作为基板的导电玻璃的导电层上刻蚀绝缘层并形成待印刷区域，在该待印刷区域依次逐层印刷金属导线、印刷金属保护层、喷涂致密层、印刷纳米晶层、印刷绝缘层和印刷多孔对电极，以及在其中的各多孔薄膜层中填充钙钛矿前驱液，其特征在于，
[0007]所述钙钛矿前驱液中包括五氨基戊酸，且其在钙钛矿前驱液中含量为2%-6%，同时在钙钛矿前驱液填充工序中将钙钛矿前驱液从导电玻璃导电层上刻蚀的绝缘层边缘处不间断划过以实现连续滴入，以此方式使得钙钛矿前驱液具有更好的填充性能以及能够更均匀稳定地填充至各多孔薄膜层中，经封装即制得具备大面积的钙钛矿全固态介观太阳能电池。
[0008]作为本发明的进一步优选，所述导电玻璃导电层上刻蚀由一条或多条绝缘带，并通过网板设计使得在导电玻璃导电层上形成的待印刷区域形成互不干扰的串联结构，或通过印刷金属导线实现并联或串联并联混合式连接结构。
[0009]作为本发明的进一步优选，所述作为基板的导电玻璃的尺寸为100_X10mm或更大。
[0010]作为本发明的进一步优选，所述五氨基戊酸在钙钛矿前驱液中含量优选为2%-5%，更优选为3%~5%,最优选为3%~4%
[0011]作为本发明的进一步优选，在钙钛矿前驱液填充工序中，待填充的器件置于平整面上，并分条从各绝缘层边缘处连续滴入钙钛矿前驱液，并静置一段时间使前驱液能够均勾充分填充。
[0012]作为本发明的进一步优选，在钙钛矿前驱液填充工序中，待填充的器件置于倾斜面上，填充先从倾斜的器件一端的绝缘层边缘处连续滴入一半所需前驱体液，使前驱液沿角度填充在整块器件上，随后，调整器件使其另一端保持同样角度，再连续滴入另一半前驱液，并静置一段时间使前驱液能够均匀充分填充。
[0013]作为本发明的进一步优选，所述导电玻璃导电层上形成的待印刷区域由多个区域串联而成，串联的区域可以为5-10个或更多，或通过印刷金属导线实现待印刷区域的并联或串联并联混合式连接。
[0014]总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果:
[0015](I)本发明中通过对填充的钙钛矿前驱液的成分含量的优化，具体是其中五氨基戊酸的含量进行调整，从而使得其能够影响钙钛矿前驱液对大面积电池的填充性能，使前驱液能够均勾稳定地填充。
[0016](2)本发明中通过对钙钛矿前驱液的填充方式进行改进，即通过从器件的各绝缘层边缘处不间断划过连续滴入钙钛矿前驱液，可以保证前驱液能够均匀充分填充到二氧化钛、二氧化锆绝缘层和碳对电极等各多孔薄膜层内，从而极大地提升了钙钛矿前驱液的填充性能，使得制备大面积的太阳能电池称为可能。
[0017](3)本发明中通过对作为基板的导电玻璃片上印刷区域的改进和优化布局，使得其能够印刷为一整块或多个小块串联、并联或者串联并联混合式连接，从而更适宜大面积电池的制备。
[0018](4)本发明的大面积钙钛矿太阳能电池的效率达到10%以上，并且在连续光照2000小时的条件下仍能正常工作，具有优良的性能。
【附图说明】
[0019]图1为本发明一个实施例的印刷区域结构示意图；
[0020]图2为本发明另一个实施例的印刷区域结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0022]按照本发明的大面积全固态钙钛矿介观太阳能电池的制备方法，其通过在一整块导电玻璃导电层上刻蚀一条或多条绝缘带，并通过不同的网板设计使得在导电玻璃导电层上形成具有特定图形的待印刷区域，印刷金属导线、金属保护层、喷涂致密层、印刷纳米晶层、绝缘层和多孔对电极后，这些待印刷区域以串联、并联或串联并联混合式连接的方式组合在一起，同时通过对钙钛矿前驱液的填充方式的改进，即从绝缘层边缘处不间断划过连续滴入钙钛矿前驱液的方法使前驱液能够均匀充分填充到所述二氧化钛的纳米层、所述二氧化锆绝缘层和所述碳对电极内，从而实现对大面积全固态钙钛矿介观太阳能电的制备，而且其光电转换效率高，能够实现产业上的应用。
[0023]下面结合几个具体的实施例对本发明的制备方法的详细步骤进行具体的说明。
[0024]实施例1
[0025]本实施例中，制备大面积全固态钙钛矿介观太阳能电池的具体工艺步骤如下:
[0026]首先，使用切割机将导电玻璃切割成一定尺寸的玻璃片，例如本实施例中优选尺寸为100mm X 100mm，但也可以是其他尺寸，使用激光器在玻璃片导电层上距离其中一边边缘一定距离处刻蚀一条与该边平行的绝缘带(本实施例中优选例如距离边缘5mm)，并在剩下的区域刻蚀多条平行的绝缘带把玻璃片分割成多个区域，例如本实施例中优选为再刻蚀4条平行绝缘带，从而将玻璃片分割成五个正极区域和负极区域，使得导电层不能完全导通，刻蚀之后的玻璃片依次用洗涤剂、蒸馏水、无水乙醇超声清洗。对于正极区域或负极区域的尺寸特别是其宽度，可以根据实际需要进行具体选择