钙钛矿太阳电池及其制备方法、光伏组件与流程

本公开涉及太阳电池，尤其涉及一种钙钛矿太阳电池及其制备方法、光伏组件。

背景技术：

1、钙钛矿太阳电池是一种以具有钙钛矿结构的化合物作为吸光层的太阳电池。相较于目前常用的晶硅太阳电池，钙钛矿太阳电池具有较宽的吸收范围以及较高的吸收系数等优点。在实验室中钙钛矿太阳电池的效率已经从最初的3.8%逐渐提升至如今的超过25.7%。另外，钙钛矿太阳电池也能够与晶硅太阳电池结合形成叠层结构，以拓宽太阳电池整体的吸收光谱范围。尽管钙钛矿太阳电池具有如上优点，但是钙钛矿太阳电池的长期稳定性仍然是阻碍其进一步发展的一大问题，并且，钙钛矿材料的稳定性较差也限制了太阳电池的其他功能层的制备方式。

技术实现思路

1、基于此，针对上述背景技术中的问题，为了提高钙钛矿太阳电池的长期稳定性并进而简化钙钛矿太阳电池的制备方法，有必要提供一种钙钛矿太阳电池。

2、为了解决上述问题，根据本公开的一些实施例，提供了一种钙钛矿太阳电池，其包括：衬底、第一电荷提取层、钙钛矿层、复合保护层和第二电荷提取层；所述第一电荷提取层、所述钙钛矿层、所述复合保护层和所述第二电荷提取层依次层叠设置于所述衬底上，所述复合保护层包括依次层叠设置于所述钙钛矿层上的氮化硼层和石墨烯材料层。

3、在本公开的一些实施例中，所述氮化硼层的厚度≤10nm。

4、在本公开的一些实施例中，所述石墨烯材料层的厚度≤10nm。

5、在本公开的一些实施例中，所述氮化硼层直接接触于所述钙钛矿层，所述石墨烯材料层直接接触于所述氮化硼层。

6、在本公开的一些实施例中，所述第一电荷提取层为电子传输层，所述第一电荷提取层的材料选自富勒烯、氧化锡、硫化钨、氧化锌、氧化钛、氧化钨和氧化铟镓锌中的一种或多种。

7、在本公开的一些实施例中，所述第二电荷提取层为空穴传输层，所述第二电荷提取层的材料选自镍氧化物、铜氧化物、硫化铜、硫化钼、钒氧化物、氧化钨和硫氰酸铜中的一种或多种。

8、进一步地，根据本公开的一些实施例，还提供了一种如上述任一实施例所述的钙钛矿太阳电池的制备方法，其包括如下步骤：

9、提供所述衬底；

10、在所述衬底上制备所述第一电荷提取层；

11、在所述第一电荷提取层上制备所述钙钛矿层；

12、在所述钙钛矿层上依次制备所述氮化硼层和所述石墨烯材料层，形成所述复合保护层；

13、在所述石墨烯材料层上制备第二电荷提取层。

14、在本公开的一些实施例中，通过溅射的方式制备所述氮化硼层，以及，通过溅射的方式制备所述石墨烯材料层。

15、在本公开的一些实施例中，在制备所述氮化硼层的步骤中，采用六方氮化硼作为溅射靶材。

16、在本公开的一些实施例中，在制备所述氮化硼层的步骤中，采用六方氮化硼作为溅射靶材，控制溅射的功率为200w~350w，控制溅射时间为1min~10min。

17、在本公开的一些实施例中，在制备所述石墨烯材料层的步骤中，采用石墨作为溅射靶材，控制溅射的功率为300w~400w，控制溅射时间为1min~10min。

18、在本公开的一些实施例中，通过溅射的方式在溅射腔室中依次制备所述第一电荷提取层、所述钙钛矿层、所述氮化硼层、所述石墨烯材料层和所述第二电荷提取层。

19、在本公开的一些实施例中，所述衬底包括基材以及设置于所述基材上的第一电极，在制备所述第一电荷提取层之前，还包括对所述基材进行等离子体清洗的步骤。

20、在本公开的一些实施例中，在制备所述第二电荷提取层之后，还包括在所述第二电荷提取层上制备第二电极的步骤，所述第二电极通过溅射的方式制备。

21、进一步地，根据本公开的一些实施例，还提供了一种光伏组件，其包括封装结构和由所述封装结构封装的钙钛矿太阳电池，所述钙钛矿太阳电池是根据上述任一实施例所述的钙钛矿太阳电池或由上述任一实施例所述的钙钛矿太阳电池的制备方法制备得到的钙钛矿太阳电池。

22、在本公开的至少一个实施例的钙钛矿太阳电池中，包括依次层叠设置的第一电荷提取层、钙钛矿层、复合保护层和第二电荷提取层。其中，复合保护层包括依次层叠设置的氮化硼层和石墨烯材料层。其中，氮化硼层与石墨烯材料层的晶格匹配度较高，可以作为石墨烯材料层的制备基底，因此该复合保护层能够稳定设置于钙钛矿层上。进一步地，该复合保护层能够在保持透光的情况下具有较高的力学强度和化学稳定性，一方面阻止外界杂质影响钙钛矿层，提高钙钛矿太阳电池的长期稳定性。另一方面也能够在制备第二电荷提取层以及位于钙钛矿层上方的其他功能层时保护钙钛矿层，能够拓宽第二电荷提取层以及其他功能层的实际制备工艺，使得第二电荷提取层以及其他功能层能够以更为简单的工艺进行制备。

23、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳电池，其特征在于，包括：衬底、第一电荷提取层、钙钛矿层、复合保护层和第二电荷提取层；所述第一电荷提取层、所述钙钛矿层、所述复合保护层和所述第二电荷提取层依次层叠设置于所述衬底上，所述复合保护层包括依次层叠设置于所述钙钛矿层上的氮化硼层和石墨烯材料层。

2.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述氮化硼层的厚度≤10nm；和/或，所述石墨烯材料层的厚度≤10nm。

3.根据权利要求1所述的钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述氮化硼层直接接触于所述钙钛矿层，所述石墨烯材料层直接接触于所述氮化硼层。

4.根据权利要求1~3任一项所述的钙钛矿太阳电池，其特征在于，所述第一电荷提取层为电子传输层，所述第一电荷提取层的材料选自富勒烯、氧化锡、硫化钨、氧化锌、氧化钛、氧化钨和氧化铟镓锌中的一种或多种；和/或，

5.一种根据权利要求1~4任一项所述的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，通过溅射的方式制备所述氮化硼层，以及，通过溅射的方式制备所述石墨烯材料层。

7.根据权利要求6所述的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，在制备所述氮化硼层的步骤中，采用六方氮化硼作为溅射靶材，控制溅射的功率为200w~350w，控制溅射时间为1min~10min；和/或，

8.根据权利要求5~7任一项所述的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，通过溅射的方式在溅射腔室中依次制备所述第一电荷提取层、所述钙钛矿层、所述氮化硼层、所述石墨烯材料层和所述第二电荷提取层。

9.根据权利要求5~7任一项所述的钙钛矿太阳电池的制备方法，其特征在于，所述衬底包括基材以及设置于所述基材上的第一电极，在制备所述第一电荷提取层之前，还包括对所述基材进行等离子体清洗的步骤；和/或，

10.一种光伏组件，其特征在于，包括封装结构和由所述封装结构封装的钙钛矿太阳电池，所述钙钛矿太阳电池是根据权利要求1~4任一项所述的钙钛矿太阳电池或由权利要求5~9任一项所述的钙钛矿太阳电池的制备方法制备得到的钙钛矿太阳电池。

技术总结
本公开提供了一种钙钛矿太阳电池及其制备方法、光伏组件。该钙钛矿太阳电池包括：衬底、第一电荷提取层、钙钛矿层、复合保护层和第二电荷提取层；第一电荷提取层、钙钛矿层、复合保护层和第二电荷提取层依次层叠设置于衬底上，复合保护层包括依次层叠设置于钙钛矿层上的氮化硼层和石墨烯材料层。该复合保护层能够在保持透光的情况下具有较高的力学强度和化学稳定性，能够提高钙钛矿太阳电池的长期稳定性。

技术研发人员：王荣福,易典
受保护的技术使用者：深圳市汉嵙新材料技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13