一种太阳能电池组件及其制备方法与流程

本发明属于太阳能电池组件制备，特别涉及一种太阳能电池组件及其制备方法。

背景技术：

1、现有的太阳能电池组件的结构方案在生产过程中需要进行多次的物理隔断处理，不仅增加了生产时间，降低了生产效率；同时，增加的工艺步骤会导致良率的降低，造成成本的上升；此外，特别是对于环境敏感的材料，过多的环境暴露会严重损害材料的性能，最终使电池组件的性能下降。因此，有必要对太阳能电池组件结构进行优化设计。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种新结构的太阳能电池组件及其制备方法，简化制造工艺，减少制造过程的物理隔断次数，降低成本，降低环境敏感的材料暴露环境中风险，提高生产效率，提高太阳能电池组件的稳定性。

2、本发明是这样实现的，提供一种太阳能电池组件，包括上基底和下基底以及设置在上基底与下基底之间的光活性层，在上基底的底面与光活性层的顶面之间分别间隔地设置上隔断沟槽，在相邻的两个上隔断沟槽之间分别层叠设置上电极层、上电子传输层、上隔离层和上空穴传输层，其中，上电极层单独为一层且其顶面与上基底的底面接触，上电子传输层、上隔离层和上空穴传输层同时并列排列地位于另一层，且同时位于上电极层的底面与活性层的顶面之间，上电子传输层与上空穴传输层交替地分别被上隔断沟槽和上隔离层间隔开；在下基底的顶面与光活性层的底面之间分别间隔地设置下隔断沟槽，在相邻的两个下隔断沟槽之间分别层叠设置下电极层、下电子传输层、下隔离层和下空穴传输层，其中，下电极层单独为一层且其底面与下基底的顶面接触，下电子传输层、下隔离层和下空穴传输层同时并列排列地位于另一层，且同时位于下电极层的顶面与活性层的底面之间，下电子传输层与下空穴传输层交替地分别被下隔断沟槽和下隔离层间隔开，同时，上电子传输层、上隔离层、上空穴传输层和上隔断沟槽分别与下空穴传输层、下隔断沟槽、下电子传输层和下隔离层相对设置且分别与光活性层对称排布，在上隔断沟槽和下隔断沟槽内可以填充隔断材料，也可以不填充隔断材料。

3、进一步地，所述上基底和下基底的制备材料分别为玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯（pet）、聚萘二甲酸乙二醇酯（pen）及聚酰亚胺（pi）、不锈钢箔中任意一种。

4、进一步地，所述上电极层和下电极层的制备材料分别为氧化铟锡（ito）、掺氟氧化锡（fto）、掺铝氧化锌（azo）、铜、铝、银、金中任意一种。

5、进一步地，所述上电子传输层和下电子传输层的制备材料分别为二氧化钛、氧化锌、硫化镉、二氧化锡、三氧化二铟、氧化钨、氧化铈、c60、c70、pcbm中任意一种，所述上空穴传输层和下空穴传输层的制备材料分别为酞氰铜、酞氰钴、酞氰镍、氧化镍、氧化钒、氧化钼、硫化铜、硫氰酸亚铜、氧化铜、氧化亚铜、氧化钴、ptaa, pedot, poly-tpd, spiro-meotad中任意一种，所述上隔离层和下隔离层的制备材料分别为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酰胺有机物中任意一种，或者分别为氧化镁、氧化铝、氧化硅、硫化锌、乙酰丙酮锆、c3n4、氮化硼、碳材料中任意一种。

6、进一步地，所述隔断材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、四氟乙烯共聚物、聚偏二氟乙烯、聚酰胺有机物中任意一种，或者为氧化镁、氧化铝、氧化硅、硫化锌、乙酰丙酮锆、c3n4、氮化硼、碳材料中任意一种。

7、进一步地，所述上隔离层和下隔离层、上隔断沟槽和下隔断沟槽的宽度分别为30纳米~1微米。

8、进一步地，所述光活性层为钙钛矿活性层，钙钛矿活性层使用钙钛矿晶体材料制备，钙钛矿晶体材料是一种具有abx3型结构的晶体材料，其中，a为甲胺基（ch3nh3+）、甲脒基（ch(nh2)2+）、铯（cs+）中任意一种一价阳离子，b为二价的铅离子（pb2+）或亚锡离子（sn2+），x为cl-、br-、i-卤素阴离子中任意一种。

9、进一步地，在钙钛矿晶体材料中还掺杂有离子掺杂物，离子掺杂物为胍基阳离子（c(nh2)3+）、丁胺基阳离子（ch3(ch2)3nh3+）、苯乙胺基阳离子(c6h5(ch2)2nh3+)中至少一种，或者为锂、钠、钾、铷、硼、硅、锗、砷、锑、铍、镁、钙、锶、钡、铝、铟、镓、锡、铊、铅、铋、镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、钌、铑、钯、银、镉、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金中至少一种，或者为硫氰酸根（scn-）、醋酸根(ch3coo-)、甲酸根(hcoo-)、四氟硼酸根（bf4-）及磷酸根（po4-）中至少一种。

10、本发明是这样实现的，还提供一种如前所述的太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：

11、步骤一、选用适合的上基底材料；

12、步骤二、在上基底的表面沉积制备上电极层，在上电极层的表面分别依次交替沉积上电子传输层、上隔离层、上空穴传输层和上隔离层，上电子传输层、上隔离层和上空穴传输层在上电极层的表面并列排布；

13、步骤三、每间隔一个上隔离层，对相邻的上隔离层所在区域制备上隔断沟槽，上隔断沟槽同时划断上隔离层以及上电极层，在上隔断沟槽的底部露出上基底，在上隔断沟槽内可以填充隔断材料，也可以不填充隔断材料；

14、步骤四、在上电子传输层、上隔离层、上空穴传输层和上隔断沟槽的表面沉积光活性层，得到上半电池组件；

15、步骤五、在选用的下基底表面重复步骤二至步骤四，依次制备下电极层、下电子传输层、下隔离层、下空穴传输层、下隔断沟槽和光活性层，得到下半电池组件；

16、步骤六、分别将步骤四和步骤五制备的上半电池组件和下半电池组件层叠在一起，使得上半电池组件的光活性层与下半电池组件的光活性层相互贴合，且上电子传输层、上隔离层、上空穴传输层和上隔断沟槽分别与下空穴传输层、下隔断沟槽、下电子传输层和下隔离层相对设置且分别以光活性层对称地排布，直至完成整个太阳能电池组件的制备。

17、本发明是这样实现的，还提供一种如前所述的太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤：

18、步骤1、选用适合的上基底材料；

19、步骤2、在上基底的表面，利用掩膜板，间断地沉积制备上电极层，间断区域作为上隔断沟槽；

20、步骤3、利用另一掩膜板，在上电极层表面间隔地沉积制备上电子传输层和上空穴传输层，间隔区域作为上隔离层；

21、步骤4、在上电子传输层、上隔离层、上空穴传输层和上隔断沟槽的表面沉积光活性层，得到上半电池组件；

22、步骤5、在选用的下基底表面重复步骤2至步骤4，依次制备下电极层、下电子传输层、下隔离层、下空穴传输层、下隔断沟槽和光活性层，得到下半电池组件；

23、步骤6、分别将步骤四和步骤五制备的上半电池组件和下半电池组件层叠在一起，使得上半电池组件的光活性层与下半电池组件的光活性层相互贴合，且上电子传输层、上隔离层、上空穴传输层和上隔断沟槽分别与下空穴传输层、下隔断沟槽、下电子传输层和下隔离层相对设置且分别以光活性层对称地排布，直至完成整个太阳能电池组件的制备。

24、与现有技术相比，本发明的太阳能电池组件及其制备方法，对电极和传输层的结构进行了优化设计，将电子传输层、隔离层、空穴传输层、隔断沟槽分别并列设置在同一平面上，提出了一种可连续加工、减少空气暴露的太阳能电池组件的新结构。本发明简化制造工艺，减少制造过程的物理隔断次数，降低成本，降低环境敏感的材料暴露环境中风险，大大提升了太阳能电池组件的生产效率，避免了连续生产过程中，激光刻蚀导致的工艺不稳定，并提升了组件的稳定性，实现大面积、高效率以及高稳定性的太阳能电池组件的快速制备。