钙钛矿太阳能电池结构及基底的制作方法

1.本实用新型涉及电池结构领域，具体而言，涉及一种钙钛矿太阳能电池结构及基底。


背景技术：

2.钙钛矿太阳能电池钙钛矿薄膜层的厚度在几百纳米尺度上，难以采用化学腐蚀等后处理方法在其上制造可降低入射光反射率的光阱结构。因此钙钛矿薄膜层对入射光的吸收有限，导致电池的光电转换效率不高。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的包括，例如，提供了一种钙钛矿太阳能电池结构，其能够提升电池的光电转换效率。
4.本实用新型的目的还包括，提供了一种基底，其能够提升电池的光电转换效率。
5.本实用新型的实施例可以这样实现：
6.本实用新型的实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池结构，包括第一电极层、第二电极层以及叠加在所述第一电极层与所述第二电极层之间的电子传输层、钙钛矿层；
7.所述第一电极层具有多个第一弯折部，所述钙钛矿层具有多个第二弯折部，所述电子传输层具有多个第三弯折部，所述第二电极层具有多个第四弯折部；
8.所述多个第一弯折部、所述多个第二弯折部以及所述多个第三弯折部以及所述多个第四弯折部一一对应设置。
9.另外，本实用新型的实施例提供的钙钛矿太阳能电池结构还可以具有如下附加的技术特征：
10.可选地，所述第一弯折部、所述第二弯折部、所述第三弯折部以及所述第四弯折部均呈波浪状。
11.可选地，所述波浪状的宽度为600-1000nm，所述波浪状的波峰高度为1200-1500nm。
12.可选地，所述钙钛矿太阳能电池结构还包括空穴传输层；所述空穴传输层具有多个第五弯折部；所述电子传输层、所述钙钛矿层以及所述空穴传输层叠加在所述第一电极层与所述第二电极层之间；
13.所述多个第一弯折部、所述多个第二弯折部、所述多个第三弯折部、所述多个第四弯折部以及所述多个第五弯折部一一对应设置。
14.可选地，所述第一电极层、所述电子传输层、所述钙钛矿层、所述空穴传输层以及所述第二电极层依次叠加。
15.可选地，所述第一电极层、所述空穴传输层、所述钙钛矿层、所述电子传输层以及所述第二电极层依次叠加。
16.可选地，所述电子传输层包括电子致密层以及电子介孔层；所述电子致密层具有
多个第六弯折部，所述电子介孔层具有多个第七弯折部；
17.所述多个第一弯折部、所述多个第二弯折部、所述多个第三弯折部所述多个第五弯折部、所述多个第六弯折部与所述多个第七弯折部一一对应设置。
18.可选地，所述钙钛矿层的厚度为300-600nm，组织致密度大于99.9％，表面粗糙度大于2μm。
19.可选地，所述电子传输层的厚度为10-60nm，材质为tio2，表面粗糙度大于2μm。
20.本实用新型的实施例还提供了一种基底。用于成型钙钛矿太阳能电池结构，所述基底包括多个成型弯折部，所述多个成型弯折部用于成型所述多个第一弯折部。
21.本实用新型实施例的钙钛矿太阳能电池结构及基底的有益效果包括，例如：
22.钙钛矿太阳能电池结构，包括第一电极层、第二电极层以及叠加在所述第一电极层与所述第二电极层之间的电子传输层、钙钛矿层；所述第一电极层具有多个第一弯折部，所述钙钛矿层具有多个第二弯折部，所述电子传输层具有多个第三弯折部，所述第二电极层具有多个第四弯折部；所述多个第一弯折部、所述多个第二弯折部以及所述多个第三弯折部以及所述多个第四弯折部一一对应设置。
23.对于第一电极层来说，多个第一弯折部可增加其两的表面积，以增强对电子的收集和传输性能；对于钙钛矿层而言，多个第二弯折部可使入射光在其表面发生多次反射，促进对光的吸收；第一电极层、钙钛矿层以及第二电极层均具有弯折部，从而能够显著提升电池的光电转换效率。
24.基底，用于成型上述的钙钛矿太阳能电池结构，能够提升电池的光电转换效率。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下部将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
26.图1为本实用新型实施例提供的钙钛矿太阳能电池结构的第一种结构的结构示意图；
27.图2为本实用新型实施例提供的钙钛矿太阳能电池结构的基座的结构示意图；
28.图3为本实用新型实施例提供的钙钛矿太阳能电池结构的第二种结构的结构示意图；
29.图4为本实用新型实施例提供的钙钛矿太阳能电池结构的第三种结构的结构示意图；
30.图5为本实用新型实施例提供的钙钛矿太阳能电池结构的第四种结构的结构示意图。
31.图标：100-第一电极层；110-第一弯折部；200-电子传输层；201-第三弯折部；210-电子致密层；211-第六弯折部；220-电子介孔层；221-第七弯折部；300-钙钛矿层；310-第二弯折部；400-空穴传输层；410-第五弯折部；500-第二电极层；510-第四弯折部；600-基底；610-成型弯折部。
具体实施方式
32.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下部将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
33.应注意到：相似的标号和字母在下部的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“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，或者是该实用新型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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
35.此外，若出现术语“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。
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。
37.下部结合图1至图5对本实施例提供的钙钛矿太阳能电池结构进行详细描述。
38.请参照图1，本实用新型的实施例提供了一种钙钛矿太阳能电池结构，包括第一电极层100、第二电极层500以及叠加在第一电极层100与第二电极层500之间的电子传输层200、钙钛矿层300；第一电极层100具有多个第一弯折部110，钙钛矿层300具有多个第二弯折部310，电子传输层200具有多个第三弯折部201，第二电极层500具有多个第四弯折部510；多个第一弯折部110、多个第二弯折部310以及多个第三弯折部201以及多个第四弯折部510一一对应设置。
39.第一电极层100具有电荷收集和传输功能。对于第一电极层100而言，多个第一弯折部110可增加其的表面积，以增强对电子的收集和传输性能。从而能够显著提高电池的光电转换效率。钙钛矿层300具有光电转换功能，对于钙钛矿层300而言，多个第二弯折部310可使入射光在其表面发生多次反射，以促进其对光的吸收。电子传输层200具有电子传输功能。第二电极层500具有高透光率、组织均匀致密、低表面粗糙度特征。
40.具体地，第一电极层100的厚度为50-100nm，材质为ag，表面粗糙度大于2μm。例如厚度为50nm、60nm、70nm、80nm、100nm。本实施例中，钙钛矿层300的厚度为300-600nm，组织致密度大于99.9％，表面粗糙度大于2μm。例如厚度为300、500nm、600nm。第二电极层500厚度50-100nm，材质为氟掺杂锡氧化物，组织致密度大于99.9％，表面粗糙度小于0.3um。例如，厚度为50nm、60nm、100nm。具体地，电子传输层200的厚度为10-60nm，材质为tio2，表面粗糙度大于2μm。例如，厚度为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm。具体地，第二电极层500的表面是平面。
41.本实施例中，多个第一弯折部110沿第一电极层100的宽度方向间隔设置；多个第二弯折部310沿钙钛矿层300的宽度方向间隔设置。多个第三弯折部201沿电子传输层200的宽度方向间隔设置，多个第四弯折部510沿第二电极层500的宽度方向间隔设置。多个第一弯折部110、多个第二弯折部310、多个第三弯折部201、多个第四弯折部510阵列排布，能够提高粗糙度。
42.参照图1，本实施例中，第一弯折部110、第二弯折部310、第三弯折部201以及第四弯折部510均呈波浪状。
43.参照图2，具体地，波浪状的宽度(图2中标号l示意的宽度)为600-1000nm，波浪状的波峰高度(图2中标号h示意的高度)为1200-1500nm。“波浪状的宽度”等于相邻两个波浪状波峰之间的距离。
44.参照图3，本实施例中，钙钛矿太阳能电池结构还包括空穴传输层400；空穴传输层400具有多个第五弯折部410；电子传输层200、钙钛矿层300以及空穴传输层400叠加在第一电极层100与第二电极层500之间；多个第一弯折部110、多个第二弯折部310、多个第三弯折部201、多个第四弯折部510以及多个第五弯折部410一一对应设置。
45.第二电极层500具有高透光率、组织均匀致密、低表面粗糙度特征，在传输电荷的同时，可允许可见至近红外光以最大程度透射，并到达空穴传输层400。空穴传输层400具有传输空穴功能。空穴传输层400具有高透光率、组织均匀致密、低表面粗糙度等特征，其在收集空穴的同时，可允许可见至近红外光以最大程度透射，并到达钙钛矿层300。
46.本实施例中，空穴传输层400的厚度为300-600nm，材质为nio2，组织致密度大于99.9％，表面粗糙度小于0.3um。例如，厚度为300nm、400nm、500nm、600nm。
47.参照图3，本实施例中，第一电极层100、电子传输层200、钙钛矿层300、空穴传输层400以及第二电极层500依次叠加。
48.参照图4，本实施例中，第一电极层100、空穴传输层400、钙钛矿层300、电子传输层200以及第二电极层500依次叠加。
49.参照图5，本实施例中，电子传输层200包括电子致密层210以及电子介孔层220；电子致密层210具有多个第六弯折部211，电子介孔层220具有多个第七弯折部221；
50.多个第一弯折部110、多个第二弯折部310、多个第三弯折部201多个第五弯折部410、多个第六弯折部211与多个第七弯折部221一一对应设置。
51.本实施例提供的一种钙钛矿太阳能电池结构至少具有以下优点：
52.对于钙钛矿层300而言，弯折部可使入射光在其表面发生多次反射，促进对光的吸收；对于第一电极层100以及第二电极层500来说，弯折部可增加其表面积，以增强对电子的收集和传输性能，从而能够显著提升电池的光电转换效率。
53.本实用新型的实施例还提供了一种基底600。用于成型钙钛矿太阳能电池结构，基底600包括多个成型弯折部610，多个成型弯折部610用于成型多个第一弯折部110。
54.基底600厚度为50μm-3mm，材质采用了sio2等柔性材质。成型弯折部610的形状为v字形结构；并均匀分布在基底600表面，使基底600表面粗糙度大于2μm。例如，厚度为50μm、60μm、70μm、1mm。
55.在较厚、热塑性或者冷塑性较好的基底600之上预先设置均匀分布、形状规则的高粗糙度的模具结构，使得随后制备的较薄的电极层、电子传输层200及钙钛矿层300具有与基底600表面一致的弯折部，使这些功能层具有参数可调控的高粗糙度的表面弯折部。
56.基底600采用相对电池钙钛矿等功能层较厚且塑性较优的材料，例如采用压制法时，可在基底600之上制造各种形状、尺寸、分布的弯折部结构，弯折部结构的可控性较高。此外，在基底600之上可实现大面积复杂弯折部的制造，随之实现大面积钙钛矿太阳能电池相关功能层复杂表面弯折部的构建，解决传统电池结构中钙钛矿层300难以拥有分布均匀、
形状规则、可控的表面弯折部结构的问题，为产业化电池性能的提升提供了可行的方案。
57.以上，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。