钙钛矿太阳能电池模组及其制备方法

本申请属于太阳能电池，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池模组及其制备方法。

背景技术：

1、钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells，pscs)具有优异的载流子迁移率、高吸收系数和低成本溶液加工等特点，其大面积模组制备受到企业界广泛关注。钙钛矿太阳能电池结构一般依次包括导电基底、载流子传输层、钙钛矿层和电极层。其中的导电基底一般包括透明导电金属氧化物(transparent conductive oxide，tco)，如ito(即掺sno2的in2o3)、fto(即掺氟的sno2)和azo(即掺al2o3的zno)等，而载流子传输层常用的材料一般与导电基底的tco材料理化性质接近，例如作为底部的电子传输层(electron transferlayer，etl)可以是sno2或tio2，或者作为底部的空穴传输层(hole transfer layer，htl)可以是niox，这些作为载流子传输层的无机金属氧化物具有电阻率低、透过率高、化学稳定性和热稳定性好、批量生产时重复性好等优势。

2、无机金属氧化物的制备方法包括溶胶凝胶法、喷涂热解法、化学气相沉积法和物理气相沉积法等。钙钛矿太阳能电池领域中，上述无机金属氧化成膜最常用方法是溶胶凝胶法，通过将其无机盐或金属醇盐溶解于溶剂中，在溶剂内发生水解或醇解反应缩合聚集形成溶胶，然后采用旋涂或化学浴的涂膜方法将溶胶涂覆在基底上，再经退火形成无机金属氧化物薄膜作为载流子传输层。因溶胶凝胶工艺受溶剂挥发、湿度、温度、时间等因素影响，成膜过程控制难度大，使得薄膜均匀性和重复性差、与基底间的附着力弱，因而影响钙钛矿层的底层界面和器件的稳定性。物理气相沉积法中的磁控溅射方法通过射频放电等离子体进行溅射沉积，电子在高频电场的作用下和氩气碰撞电离出大量的氩离子和电子，高能氩离子在电场作用下加速并轰击阴极靶材溅射出原子、分子、离子和二次电子，从而可以在基底上经冷凝、形核、长大形成均匀、致密、高粘附强度的薄膜。

3、因磁控溅射形成的无机金属氧化物膜与导电基底的结合强度高，同时磁控溅射过程中部分二次离子会对导电基底进行轰击，容易使tco发生掺杂或晶格氧缺位，从而使得tco和载流子传输层的界面发生融合，界线由此变得模糊，这样导电性、迁移率、机械强度等性质会因为界面紧密粘附而发生变化，而且载流子传输层通过激光刻蚀很难在不破坏tco的情况下完全刻蚀干净。该种载流子传输层没有完全刻蚀的情况在串联钙钛矿太阳能电池模组时，会导致非辐射复合，使得模组效率大幅降低。而如果通过调节焦距将单位面积激光刻蚀功率调高，则会在刻蚀掉载流子传输层的同时，将tco也刻蚀掉，该种情况会使得钙钛矿太阳能电池模组无法实现串联，造成断路。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种钙钛矿太阳能电池模组及其制备方法，旨在解决如何在划线处理时有效刻蚀载流子传输层，提高钙钛矿太阳能电池模组效率的技术问题。

2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

3、第一方面，本申请提供一种钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，包括：

4、在导电基底上制备缓冲层；其中，所述制备缓冲层前或所述制备缓冲层后对所述导电基底靠近所述缓冲层的表面进行p1划线处理；

5、在所述缓冲层上制备载流子传输层，然后在所述载流子传输层上制备钙钛矿层；

6、在所述钙钛矿层背离所述载流子传输层的表面进行p2划线处理，使所述p2划线处理的位置露出所述导电基底的表面。

7、在一些实施例中，所述缓冲层的材料包括金属材料、有机金属化合物和金属氧化物中的至少一种。

8、在一些实施例中，所述金属材料包括锡、钨、锌、钼、铜中的至少一种；和/或

9、所述有机金属化合物包括乙酰丙酮锆、乙酰丙酮铝、乙酰丙酮铜、二茂铁中的至少一种；和/或

10、所述金属氧化物包括氧化钽、氧化锆、氧化铝、氧化钼、氧化镁、氧化锌、氧化钨中的至少一种。

11、在一些实施例中，所述缓冲层的厚度为5～50nm。

12、在一些实施例中，所述制备缓冲层的步骤包括：采用磁控溅射法、溶胶凝胶法和喷涂热解法中的任意一种将所述缓冲层的材料形成于所述导电基底上。

13、在一些实施例中，所述制备载流子传输层的步骤包括：采用磁控溅射法、溶胶凝胶法和喷涂热解法中的任意一种将所述载流子传输层的材料形成于所述缓冲层上。

14、在一些实施例中，所述p2划线处理包括设有激光焦距为-15mm～-22mm的激光刻蚀处理。

15、在一些实施例中，所述导电基底包括依次层叠的基板和透明导电金属氧化物层，所述p1划线处理使所述p1划线处理的位置露出所述基板。

16、在一些实施例中，所述p2划线处理之后还包括：在所述钙钛矿层上制备电极层，然后进行p3划线处理。

17、第二方面，本申请提供一种钙钛矿太阳能电池模组，所述钙钛矿太阳能电池模组由本申请第一方面提供的制备方法制备得到。

18、本申请第一方面提供的钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，在钙钛矿太阳能电池的导电基底和载流子传输层中间插入缓冲层，然后通过在钙钛矿层背离载流子传输层的表面进行p2划线处理。基于该缓冲层的保护作用，在p2划线处理的位置可以准确露出导电基底表面，且导电基底不会被刻蚀掉，这样裸露出的导电基底能够将子电池串联；而且缓冲层能够防止导电基底和载流子传输层之间发生界面融合，这样容易区分两者界面，降低非辐射复合，同时引入的缓冲层还可以对导电基底和载流子传输层进行能级调节。因此，本申请的制备方法可以显著提高钙钛矿太阳能电池模组效率。

19、本申请第二方面提供的钙钛矿太阳能电池模组由本申请的特有的制备方法制备得到，在钙钛矿太阳能电池的导电基底和载流子传输层中间插入缓冲层，基于缓冲层的作用，在p2划线处理的位置可以准确露出导电基底表面且不会被刻蚀掉，而且缓冲层能防止导电基底和载流子传输层之间发生界面融合，同时对导电基底和载流子传输层进行能级调节，这样的钙钛矿太阳能电池模组具有很好的效率。

技术特征：

1.一种钙钛矿太阳能电池模组的制备方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的材料包括金属材料、有机金属化合物和金属氧化物中的至少一种。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属材料包括锡、钨、锌、钼、铜中的至少一种；和/或

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲层的厚度为5～50nm。

5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备缓冲层的步骤包括：采用磁控溅射法、溶胶凝胶法和喷涂热解法中的任意一种将所述缓冲层的材料形成于所述导电基底上。

6.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备载流子传输层的步骤包括：采用磁控溅射法、溶胶凝胶法和喷涂热解法中的任意一种将所述载流子传输层的材料形成于所述缓冲层上。

7.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述p2划线处理包括设有激光焦距为-15mm～-22mm的激光刻蚀处理。

8.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述导电基底包括依次层叠的基板和透明导电金属氧化物层，所述p1划线处理使所述p1划线处理的位置露出所述基板。

9.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述p2划线处理之后还包括：在所述钙钛矿层上制备电极层，然后进行p3划线处理。

10.一种钙钛矿太阳能电池模组，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池模组由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。

技术总结
本申请涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种钙钛矿太阳能电池模组及其制备方法。本申请的制备方法包括：在导电基底上制备缓冲层；其中，制备缓冲层前或制备缓冲层后对导电基底靠近缓冲层的表面进行P1划线处理；在缓冲层上制备载流子传输层，然后在载流子传输层上制备钙钛矿层；在钙钛矿层背离载流子传输层的表面进行P2划线处理，使P2划线处理的位置露出导电基底的表面。本申请基于缓冲层的保护作用，在P2划线处理的位置可以准确露出导电基底表面且不会被刻蚀掉，而且缓冲层能防止导电基底和载流子传输层之间发生界面融合，同时对导电基底和载流子传输层进行能级调节，这样可以显著提高钙钛矿太阳能电池模组效率。

技术研发人员：杨世和,张凯,魏晓震
受保护的技术使用者：北京大学深圳研究生院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16