电子传输层制备方法、电子传输层和电池与流程

本发明涉及光伏电池，具体地，涉及一种用于钙钛矿及其叠层电池的电子传输层制备方法，应用该制备方法制备成型的电子传输层以及应用该电子传输层的钙钛矿电池。

背景技术：

1、钙钛矿太阳能电池是一种新型薄膜电池，其从整体结构上可以分为半透明太阳能电池和不透明太阳能电池。半透明太阳能电池与不透明太阳能电池的区别，主要是在于入光的方向。对于不透明太阳能电池，其入光方向只能是从玻璃侧入光，因为背面电极为整面金属(如au，ag，al，cu……)。对于半透明太阳能电池，其背面电极为透明导电氧化物(tco)+金属栅线的组合，因此从结构上既可以从玻璃侧入光，也可以从电极侧入光。既然设计成半透明结构，主要还是为了实现电极侧入光。

2、半透明太阳能电池与不透明太阳能电池在具体的器件结构上也存在差异，具体体现在电子传输层(etm)部分和电极部分。对于电极部分，不透明器件的电极是整面金属，半透明器件的电极是金属栅线+tco。也正是由于有tco，所以制备时需要引入阻挡层。顶部透明电极tco的制备通常是采用磁控溅射方法，磁控溅射设备在溅射靶材的时候产生大量高能粒子，高能粒子可能会击穿传统的etm层造成钙钛矿损伤，金属氧化物可以阻挡高能粒子到达钙钛矿层，保护钙钛矿，因此在钙钛矿层上设置金属氧化物层可以在构成电子传输层的同时，还可以充当阻挡层。

3、相关技术中，金属氧化物层是通过原子层沉积(ald)技术来制备，受到电池主体钙钛矿低温制备要求的限制，ald工艺温度较低，金属氧化物薄膜中形成针孔的概率增加，影响载流子寿命和迁移率，降低了电池的转换效率，除此之外，针孔的存在也是钙钛矿电池稳定性问题的一个来源。

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，本发明实施例提出一种能够制备出结构致密、结晶良好的电子传输层的电子传输层制备方法。

3、本发明实施例还提出一种应用上述制备方法制备成型的电子传输层。

4、本发明实施例还提出一种应用上述电子传输层的钙钛矿电池。

5、本发明实施例的电子传输层制备方法，包括以下步骤：

6、提供电子传输层的基层；

7、制备金属氧化物溶液，并在所述基层表面涂布所述金属氧化物溶液以形成胶体溶液层；

8、对所述胶体溶液层晶化处理，以形成籽晶层；

9、在所述籽晶层上沉积金属氧化物以形成主体层。

10、本发明实施例的电子传输层制备方法，能够制备出结构致密、结晶良好的电子传输层，使针孔问题得到改善，提高电池转换效率和稳定性。

11、在一些实施例中，所述金属氧化物溶液通过第一金属氧化物制备获得，所述主体层通过第二金属氧化物沉积形成，所述第一金属氧化物和所述第二金属氧化物均为n型金属氧化物。

12、在一些实施例中，所述金属氧化物溶液的制备包括以下步骤：

13、称量第一金属氧化物；

14、称量醇类溶剂，并在醇类溶剂内加入分散剂；

15、利用加入所述分散剂的所述醇类溶剂溶解称量的所述第一金属氧化物。

16、在一些实施例中，所述金属氧化物溶液通过如下至少一种方式涂布于所述基层表面：旋涂、喷涂、喷墨打印、狭缝涂布。

17、在一些实施例中，所述金属氧化物溶液通过旋涂的方式涂布于所述基层表面，且包括以下步骤：

18、控制所述基层以预设转速旋转；

19、然后在所述基层上滴加金属氧化物溶液，旋涂设定时长并得到胶体溶液层。

20、在一些实施例中，所述胶体溶液层通过所述金属氧化物溶液多次涂布形成。

21、在一些实施例中，所述籽晶层的厚度为1纳米至4纳米，所述主体层的厚度为5纳米至10纳米，所述金属氧化物溶液的浓度为0.05mg/ml-0.2mg/ml。

22、在一些实施例中，利用脉冲光源对所述胶体溶液层进行晶化处理，以形成籽晶层，利用原子层沉积法或等离子增强原子层沉积法形成所述主体层。

23、本发明实施例的电子传输层包括籽晶层和主体层，所述籽晶层和所述主体层通过上述任一项所述的电子传输层制备方法制备成型。

24、本发明实施例的电池包括依次布置的玻璃基底、tco层、空穴传输层、钙钛矿薄膜、电子传输层、上表面电极层，所述电子传输层为上述实施例中所述的电子传输层。

技术特征：

1.一种电子传输层制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的电子传输层制备方法，其特征在于，所述金属氧化物溶液通过第一金属氧化物制备获得，所述主体层通过第二金属氧化物沉积形成，所述第一金属氧化物和所述第二金属氧化物均为n型金属氧化物。

3.根据权利要求2所述的电子传输层制备方法，其特征在于，所述金属氧化物溶液的制备包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的电子传输层制备方法，其特征在于，所述金属氧化物溶液通过如下至少一种方式涂布于所述基层表面：旋涂、喷涂、喷墨打印、狭缝涂布。

5.根据权利要求4所述的电子传输层制备方法，其特征在于，所述金属氧化物溶液通过旋涂的方式涂布于所述基层表面，且包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的电子传输层制备方法，其特征在于，所述胶体溶液层通过所述金属氧化物溶液多次涂布形成。

7.根据权利要求1所述的电子传输层制备方法，其特征在于，所述籽晶层的厚度为1纳米至4纳米；

8.根据权利要求1所述的电子传输层制备方法，其特征在于，利用脉冲光源对所述胶体溶液层进行晶化处理，以形成籽晶层；

9.一种电子传输层，其特征在于，包括籽晶层和主体层，所述籽晶层和所述主体层通过如权利要求1-8中任一项所述的电子传输层制备方法制备成型。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括依次布置的玻璃基底、tco层、空穴传输层、钙钛矿薄膜、电子传输层、上表面电极层，所述电子传输层为根据权利要求9中所述的电子传输层。

技术总结
本发明公开了一种电子传输层制备方法、电子传输层和电池，包括以下步骤：提供电子传输层的基层；制备金属氧化物溶液，并在所述基层表面涂布所述金属氧化物溶液以形成胶体溶液层；对所述胶体溶液层晶化处理，以形成籽晶层；在所述籽晶层上沉积金属氧化物以形成主体层。本发明实施例的电子传输层制备方法、电子传输层和电池，能够制备出结构致密、结晶良好的电子传输层，使针孔问题得到改善，提高电池转换效率和稳定性。

技术研发人员：赵晓霞,王彩霞,李吉红,墙子跃,高翔,刘雨奇,董宁波,宗军
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：2024/3/24