一种柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法与流程

本发明涉及太阳能电池，尤其涉及一种柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法。

背景技术：

1、目前市面上绝大多数的太阳能电池是采用刚性不可弯曲的单晶硅片制备的。柔性单晶硅太阳能电池技术作为一种新型技术，不仅使得电池片可以在很大程度上进行弯曲，而且还降低了电池整体的重量，极大地增强了单晶硅电池的使用场景，未来可广泛应用于建筑光伏一体化、新能源汽车、可穿戴设备和航空航天器等领域。

2、目前尚未有柔性钙钛矿/单晶硅太阳能电池的制造方法的相关报道。

技术实现思路

1、本发明通过提供一种柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，能够实现柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造。

2、本发明提供了一种柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，包括：

3、将硅片浸泡在碱抛液中，得到柔性单晶硅片；

4、在所述柔性单晶硅片的上表面沉积载流子复合层；

5、在所述载流子复合层的上表面沉积电子传输层；

6、在所述电子传输层上沉积界面修饰小分子层；

7、使用预先配置好的钙钛矿前驱体溶液在所述界面修饰小分子层上沉积钙钛矿层；

8、在所述钙钛矿层上沉积自组装单分子层；

9、在所述自组装单分子层上沉积空穴传输层；

10、在所述空穴传输层上沉积金属氧化层；

11、在所述金属氧化层上沉积导电电极。

12、具体来说，所述在所述电子传输层上沉积界面修饰小分子层，包括：

13、采用狭缝涂布工艺和风刀干燥工艺在所述电子传输层上沉积所述界面修饰小分子层；其中，所述界面修饰小分子层包括：有机小分子材料、有机聚合物材料、金属氧化物、卤化物和自组装单分子材料。

14、具体来说，所述使用预先配置好的钙钛矿前驱体溶液在所述界面修饰小分子层上沉积钙钛矿层，包括：

15、使用预先配置好的钙钛矿前驱体溶液，使用刮涂工艺和退火烘干工艺，在所述界面修饰小分子层上沉积所述钙钛矿层；所述钙钛矿前驱体溶液包括：钙钛矿前体、添加剂和涂覆溶剂；其中，所述添加剂采用增强钙钛矿层机械性能材料、提升缺陷抑制性能材料和提升自修复性能材料的一种或者多种的混合。

16、具体来说，所述钙钛矿前体包括合成钙钛矿材料的前体ax和bx2；其中，a包含cs、甲胺、铵盐、甲醚或其他含氮有机阳离子，b选自pb、sn、ge、ca、sr、co、zn、fe、mg、ba、cd、ni、mn、si、ti、bi和in中的至少一种，x选自f、cl、br和i中的至少一种；ax和bx2的摩尔比为1：1，并且ax、bx2和所述添加剂可溶于所述涂覆溶剂中。

17、具体来说，所述增强钙钛矿层机械性能材料包括：有机高分子材料、无机纳米颗粒、金属有机框架和碳基材料中的一种或者多种的混合。

18、具体来说，所述提升缺陷抑制性能材料包括含有羧基、氨基、酮基、噻吩环、芳香环、烷基链、氟原子和氟代官能团的有机小分子材料中的一种或者多种的混合。

19、具体来说，所述提升自修复性能材料包括：聚四氢呋喃、二异氰酸酯、双硫二元醇、双硒二元醇中的一种或者多种的混合。

20、具体来说，所述在所述钙钛矿层上沉积自组装单分子层，包括：

21、采用狭缝涂布工艺和风刀干燥工艺在所述钙钛矿层上沉积所述自组装单分子层；其中，所述自组装单分子层包括十一酸、三(十氟丙基)硅烷、对氨基苯硫醇、氨基丙基三乙氧基硅烷、十八烷酸、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙酸、4-硝基苯硫醇和十二烷基硫酸钠中的一种或多种的混合。

22、具体来说，所述在所述自组装单分子层上沉积空穴传输层，包括：

23、采用喷涂沉积工艺在所述自组装单分子层上沉积所述空穴传输层；其中，所述空穴传输层的材料包括有机空穴传输层材料和无机空穴传输层材料；所述有机空穴传输层材料包括：聚(3,4-乙烯二氧噻吩)、聚咔唑、聚双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺、四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴，所述无机空穴传输层材料包括：铜基材料、镍基材料、二维层状材料、四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴、4-叔丁基吡啶、双三氟甲烷磺酰亚胺锂。

24、具体来说，在所述金属氧化层上沉积导电电极之后，还包括：

25、采用磁控溅射的方式，在所述导电电极上沉积抗反射涂层；其中，所述抗反射涂层的材料包括：氟化镁、氟化锂、氮化硅、二氧化硅、二氧化钛和氧化铝中的一种或者多种的混合。

26、本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

27、将硅片浸泡在碱抛液中，得到柔性单晶硅片，进而制备柔性单晶硅底电池；接着在柔性单晶硅底电池的上界面沉积一层载流子复合层。在此基础上，制备具有电子传输层、界面修饰小分子层、钙钛矿层、自组装单分子层、空穴传输层和金属氧化层的钙钛矿顶电池。最后在叠层太阳能电池的上下两面制备导电银栅完成柔性钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池的制造。

28、此外，本发明还具有以下优点：

29、1、本发明克服了传统单晶硅底电池不可弯折的特性，通过特殊的碱抛液有效提升了单晶硅电池的可弯曲性。

30、2、在钙钛矿材料中加入耐弯折的添加剂，增加了钙钛矿材料的耐弯折性，并且添加剂成分可以修复由于弯折而损伤的钙钛矿晶体，起到了提升器件的耐弯折和稳定性的作用。

31、3、在钙钛矿顶电池的进光方向加入抗反射的涂层材料，进一步降低了光的反射，从而提升了器件整体的进光量并提升叠层太阳能电池的效率。

技术特征：

1.一种柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述在所述电子传输层上沉积界面修饰小分子层，包括：

3.如权利要求1所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述使用预先配置好的钙钛矿前驱体溶液在所述界面修饰小分子层上沉积钙钛矿层，包括：

4.如权利要求3所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述钙钛矿前体包括合成钙钛矿材料的前体ax和bx2；其中，a包含cs、甲胺、铵盐、甲醚或其他含氮有机阳离子，b选自pb、sn、ge、ca、sr、co、zn、fe、mg、ba、cd、ni、mn、si、ti、bi和in中的至少一种，x选自f、cl、br和i中的至少一种；ax和bx2的摩尔比为1：1，并且ax、bx2和所述添加剂可溶于所述涂覆溶剂中。

5.如权利要求3所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述增强钙钛矿层机械性能材料包括：有机高分子材料、无机纳米颗粒、金属有机框架和碳基材料中的一种或者多种的混合。

6.如权利要求3所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述提升缺陷抑制性能材料包括含有羧基、氨基、酮基、噻吩环、芳香环、烷基链、氟原子和氟代官能团的有机小分子材料中的一种或者多种的混合。

7.如权利要求3所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述提升自修复性能材料包括：聚四氢呋喃、二异氰酸酯、双硫二元醇、双硒二元醇中的一种或者多种的混合。

8.如权利要求1所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述在所述钙钛矿层上沉积自组装单分子层，包括：

9.如权利要求1所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，所述在所述自组装单分子层上沉积空穴传输层，包括：

10.如权利要求1-9中任一项所述的柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法，其特征在于，在所述金属氧化层上沉积导电电极之后，还包括：

技术总结
本发明公开了一种柔性钙钛矿单晶硅叠层太阳能电池的制造方法。将硅片浸泡在碱抛液中，得到柔性单晶硅片，进而制备柔性单晶硅底电池；接着在柔性单晶硅底电池的上界面沉积一层载流子复合层。在此基础上，制备具有电子传输层、界面修饰小分子层、钙钛矿层、自组装单分子层、空穴传输层和金属氧化层的钙钛矿顶电池。最后在叠层太阳能电池的上下两面制备导电银栅完成柔性钙钛矿/单晶硅叠层太阳能电池的制造。

技术研发人员：王鸣魁,戴乐天,李雄杰,孙强
受保护的技术使用者：武汉华鸣新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16