钙钛矿太阳能电池的制作方法

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池。

背景技术：

1、钙钛矿材料具有光吸收能力强，成本低，制备方法简单等特点，近年来已成为光伏领域的研究热点。目前，钙钛矿太阳能电池领域存在的主要问题为：器件稳定性能差，钙钛矿材料易与空气中的水分和氧气发生反应，导致器件性能发生衰减，含铅钙钛矿材料分解易导致铅元素泄露从而导致环境污染；器件转换效率随器件面积增大而大幅下降，钙钛矿材料面积扩大易导致材料中出现大量针孔/裂纹缺陷，从而大大提高了大面积高质量钙钛矿材料的制备难度。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本发明的实施例提出一种转换效率高，制备难度低的钙钛矿太阳能电池。

3、本发明实施例的种钙钛矿太阳能电池包括衬底、电子传输层、氧化物模板、空穴传输层和金属栅线，所述电子传输层设置于所述衬底的上表面上，所述氧化物模板上设有柱形孔，所述柱形孔内填充有钙钛矿柱，所述钙钛矿柱的下端与所述电子传输层接触，所述钙钛矿柱的横截面的最大尺寸小于钙钛矿材料的载流子的平均自由程，所述空穴传输层设置于所述氧化物模板的上表面上，所述钙钛矿柱的上端与所述空穴传输层接触，所述金属栅线设置于所述空穴传输层的上表面上。

4、本发明实施例的钙钛矿太阳能电池，通过设置多孔的氧化物模板和钙钛矿柱，将钙钛矿中的载流子传输方向限制于柱形孔的轴向，可显著提升从而提升钙钛矿太阳能电池的转换效率，多孔氧化物模板避免了连续大面积钙钛矿制备工艺产生的针孔/裂纹等缺陷，降低了大面积器件的制备难度。

5、在一些实施例中，所述柱形孔的高度与所述柱形孔横截面方向上的最大尺寸之比m满足关系式：3≤m≤6。

6、在一些实施例中，所述柱形孔为多个，多个所述柱形孔在所述氧化物模板上间隔布置。

7、在一些实施例中，多个所述柱形孔的轴线之间相互平行。

8、在一些实施例中，所述柱形孔的轴向垂直于所述衬底的上表面，或者所述柱形孔的轴向与所述衬底的上表面之间具有夹角。

9、在一些实施例中，所述柱形孔的横截面形状为圆形、多边形或者不规则图形。

10、在一些实施例中，所述柱形孔的横截面形状为圆形，相邻两个所述柱形孔的中心轴线之间的距离l满足公式：l≤2d,d为所述柱形孔的直径。

11、在一些实施例中，所述氧化物模板的厚度为200-400nm。

12、在一些实施例中，所述氧化物模板为无机氧化物模板。

13、在一些实施例中，所述氧化物模板为氧化铝模板或氧化硅模板。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳能电池，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述柱形孔的高度与所述柱形孔横截面方向上的最大尺寸之比m满足关系式：3≤m≤6。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述柱形孔为多个，多个所述柱形孔在所述氧化物模板上间隔布置。

4.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，多个所述柱形孔的轴线之间相互平行。

5.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述柱形孔的轴向垂直于所述衬底的上表面，或者所述柱形孔的轴向与所述衬底的上表面之间具有夹角。

6.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述柱形孔的横截面形状为圆形、多边形或者不规则图形。

7.根据权利要求3所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述柱形孔的横截面形状为圆形，相邻两个所述柱形孔的中心轴线之间的距离l满足公式：l≤2d,d为所述柱形孔的直径。

8.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氧化物模板的厚度为200-400nm。

9.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氧化物模板为无机氧化物模板。

10.根据权利要求9所述的钙钛矿太阳能电池，其特征在于，所述氧化物模板为氧化铝模板或氧化硅模板。

技术总结
本发明公开了一种钙钛矿太阳能电池，所述钙钛矿太阳能电池包括衬底、电子传输层、氧化物模板、空穴传输层和金属栅线，所述电子传输层设置于所述衬底的上表面上，所述氧化物模板上设有柱形孔，所述柱形孔内填充有钙钛矿柱，所述钙钛矿柱的下端与所述电子传输层接触，所述钙钛矿柱的横截面的最大尺寸小于钙钛矿材料的载流子的平均自由程，所述空穴传输层设置于所述氧化物模板的上表面上，所述钙钛矿柱的上端与所述空穴传输层接触，所述金属栅线设置于所述空穴传输层的上表面上。本发明实施例的钙钛矿太阳能电池可显著提升钙钛矿太阳能电池的转换效率，降低大面积器件的制备难度。

技术研发人员：吴瑶,王彩霞,墙子跃,高翔,刘雨奇,宗军,田宏波,王伟
受保护的技术使用者：国家电投集团科学技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8