一种新型钙钛矿太阳能电池模块制造技术

本实用新型专利技术提供了一种新型钙钛矿太阳能电池模块，包括：透明导电基板、钙钛矿吸光层、对电极，在所述透明导电基板与所述钙钛矿吸光层中间设有空穴阻挡层、电子传输层和绝缘层，所述对电极兼空穴传输层，在所述透明导电基板上还分布有用于收集电子的导电栅线，所述导电栅线将电子汇总于总栅线，所述总栅线汇聚在所述透明导电基板的两端，形成模块电极；在所述透明导电基板上设有多个并联连接的钙钛矿太阳能电池单元，各钙钛矿太阳能电池单元的正负电极通过刻蚀线隔开。本实用新型专利技术能够有效地在大面积单基板上制作多个单元并联结构降低电阻，且并联电池数量可根据需要增减。

【技术实现步骤摘要】
一种新型钙钛矿太阳能电池模块
本技术属于太阳能电池领域，具体地，涉及一种新型钙钛矿太阳能电池模块。
技术介绍
在过去10年里，钙钛矿太阳能电池发展迅速，其优点十分突出：1、制作简单、成本较低；2、具有较为适宜的带隙宽度，可改变其带隙来控制电池的颜色，制备彩色电池；3、电荷扩散长度高达微米级，电荷寿命较长等。4、其独特的缺陷特性，使钙钛矿晶体材料既可呈现n型半导体的性质，也可呈现p型半导体的性质，因而其应用更加多样化。5、可制备柔性、透明电池。因此，钙钛矿太阳能电池及相关材料已成为光伏领域研究方向，目前获得了超过22％的光电转换效率，应用前景十分广阔。钙钛矿太阳能电池主要有三部分组成：透明导电基板、钙钛矿吸光层、对电极，在普通结构中、透明导电基板和钙钛矿吸光层中间有电子传输层和空穴阻挡层，对电极和钙钛矿吸光层中有空穴传输层。钙钛矿电池产业化是目前面临的一个重要问题，目前太阳能电池组件使用的均是小电池通过串并联的方式制作成大组件。如此一来，不但额外增加了工艺环节(多片电池间的导线引出，互相连接、摆放和最终层压)，还会引入额外的电阻(导线、接头处的电阻等)，因而会降低电池性能。因此，在单基板上制作数个单元电池的串并联成为至关重要的方式。例如专利文献1和专利文献2分别公开了一种电池模块，其模块内部串联结构，但串联电阻大，且需要刻蚀线，开口率小。现有技术文献：专利文献1：中国专利公开CN106784321A；专利文献2：中国专利公开CN106910827A。
技术实现思路
技术要解决的问题：鉴于以上所述，本技术所要解决的技术问题在于提供一种新型钙钛矿太阳能电池模块，能够提高电流和电池有效面积。解决问题的手段：为解决上述技术问题，本技术提供了一种新型钙钛矿太阳能电池模块，包括：透明导电基板、钙钛矿吸光层、对电极，在所述透明导电基板与所述钙钛矿吸光层中间设有空穴阻挡层、电子传输层和绝缘层，所述对电极兼空穴传输层，在所述透明导电基板上还分布有用于收集电子的导电栅线，所述导电栅线将电子汇总于总栅线，所述总栅线汇聚在所述透明导电基板的两端，形成模块电极；在所述透明导电基板上设有多个并联连接的钙钛矿太阳能电池单元，各钙钛矿太阳能电池单元的正负电极通过刻蚀线隔开。根据本技术，将同一透明导电基板上的数个单元并联连接、形成钙钛矿太阳能电池模块，降低了电池串联电阻、提高了电池工作电流，增加有效面积。为将来产业化制作太阳能电池组件，提供了一个崭新的思路。同时，在透明导电基板上分布导电栅线以收集电子，降低电阻，提高负极电子收集。所述透明导电基板为单基板，并在该单基板上用激光将透明导电基板刻蚀成绝缘的刻蚀线，刻蚀线将单元正负电极隔开，从而达到所有的单元正极互连，负极互连，组成并联模块。本技术能够有效地在大面积单基板上制作多个单元并联结构降低电阻，且并联电池数量可根据需要增减。优选地，所述钙钛矿太阳能电池单元形成为方形、圆形、或多边形。进一步地，方形的所述钙钛矿太阳能电池单元在所述透明导电基板上排布形成长方向上N行、宽方向上M列的阵列排布；所述钙钛矿太阳能电池单元宽5～15mm，长大于10mm，单元列间距0.25～0.8mm，行间距0.26～1.4mm。又，本技术中，所述导电栅线和总栅线的材料分别为金属，包括金、银、铜、或铝中至少一种；所述导电栅线宽度0.01mm～0.5mm，厚度0.1μm～30μm，与所述钙钛矿太阳能电池单元至少间隔10μm；所述总栅线宽度0.02mm～1mm，厚度0.1μm～30μm，与所述钙钛矿太阳能电池单元至少间隔10μm。所述总栅线，鉴于成本考虑，可以与栅线相同或不同材料。根据本技术，导电栅线和总栅线电阻远小于透明导电基板，导电栅线用于收集透明导电基板上的电子，总栅线将导电栅线收集的电子汇总至一端，由于总栅线汇总距离远大于导电栅线，因此总栅线略粗于导电栅线。引入导电栅线和总栅线可以有效降低电池内电阻，提高电池效率。又，在本技术中，也可以是，所述透明导电基板包括FTO、AZO或ITO。钙钛矿太阳能电池是将光能转化为电能，基板必须是透明材料，这样才能吸光，且作为电极，必须是导电材质，因此是透明导电基板，衬底为玻璃或透明塑料。其中透明导电基板可以是FTO、AZO或ITO、但是FTO耐热、耐化学稳定性最佳，因此优选用FTO。又，本技术中，所述对电极兼空穴传输层通过丝网印刷碳浆料而成，所述碳浆料为低温碳材料，烧结温度低于150℃。根据本技术，由碳浆料成膜而形成的碳电极既可以作为空穴传输层又可以作为对电极，相较于传统的金属对极，成本低，稳定性好，工艺简单。传统高温材料会对钙钛矿吸光层造成破坏，150℃以下较低温度，对电池性能没有负面效果。又，在本技术中，也可以是，所述空穴阻挡层为TiO2致密层，可以通过包含钛酸四异丙酯、乙酰丙酮、盐酸、乙醇和水的前驱体溶液，采用喷涂、旋涂、狭缝涂布等湿化学方法制得。TiO2致密层可以阻挡电池内部空穴在电流收集电极处与电子的复合，从而提高电池的光电转换效率。选用前驱体溶液，采用湿化学法成膜，制备成本低，且有利于成膜工艺的放大，适用于在大面积基板上涂膜。又，在本技术中，也可以是，所述电子传输层通过丝网印刷纳米二氧化钛浆料而成；所述绝缘层通过丝网印刷纳米二氧化锆浆料而成。绝缘层的存在，能将单元自身正负极隔开，从而实现避免单元内部短路。根据下述具体实施方式并参考附图，将更好地理解本技术的上述内容及其它目的、特征和优点。附图说明图1是本技术一实施形态的钙钛矿太阳能电池模块的剖面结构示意图；图2是本技术一实施形态的钙钛矿太阳能电池模块的俯视图；图3是本技术一实施形态的钙钛矿太阳能电池模块，在图2相同基板上，单元缩小，数量增加的钙钛矿太阳能电池模块的俯视图；图4是本技术一实施形态的钙钛矿太阳能电池模块局部放大俯视图；图5是并联与串联两种结构钙钛矿太阳能电池模块的性能图；附图标记：1.刻蚀线，2.透明导电基板，3.空穴阻挡层，4.电子传输层，5.绝缘层，6.吸光层，7.导电栅线和总栅线，71a1号导电栅线，71b1号总栅线，72a2号导电栅线，72b2号总栅线，8.空穴传输层兼对电极，20.单元。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明本技术。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。图中的尺寸，仅为了便于查看，不与实际尺寸成比例。图1是本技术一实施形态的钙钛矿太阳能电池模块的剖面结构示意图；图2是本技术一实施形态的钙钛矿太阳能电池模块图1的俯视图；图3是在图2相同基板上，单元缩小，数量增加的钙钛矿太阳能电池模块的俯视图；图4是本技术一实施形态的钙钛矿太阳能电池模块局部放大俯视图。如图1至图4所示，该钙钛矿太阳能电池主要有三部分组成：透明导电基板2(即为工作电极，通常包括衬底与导电层)、钙钛矿吸光层6、空穴传输层兼对电极8。并且，在透明导电基板2与钙钛矿吸光层6中间设有空穴阻挡层3、电子传输层4和绝缘层5。此外，在透明导电基板2上还分布有导电栅线和总栅线7。在所述透明导电基板2上还分布有用于收集电子的导电栅线和总栅线7。导电栅线将电子汇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型钙钛矿太阳能电池模块，其特征在于，包括：透明导电基板、钙钛矿吸光层、对电极，在所述透明导电基板与所述钙钛矿吸光层中间设有空穴阻挡层、电子传输层和绝缘层，所述对电极兼空穴传输层，在所述透明导电基板上还分布有用于收集电子的导电栅线，所述导电栅线将电子汇总于总栅线，所述总栅线汇聚在所述透明导电基板的两端，形成模块电极；在所述透明导电基板上设有多个并联连接的钙钛矿太阳能电池单元，各钙钛矿太阳能电池单元的正负电极通过刻蚀线隔开。

【技术特征摘要】
1.一种新型钙钛矿太阳能电池模块，其特征在于，包括：透明导电基板、钙钛矿吸光层、对电极，在所述透明导电基板与所述钙钛矿吸光层中间设有空穴阻挡层、电子传输层和绝缘层，所述对电极兼空穴传输层，在所述透明导电基板上还分布有用于收集电子的导电栅线，所述导电栅线将电子汇总于总栅线，所述总栅线汇聚在所述透明导电基板的两端，形成模块电极；在所述透明导电基板上设有多个并联连接的钙钛矿太阳能电池单元，各钙钛矿太阳能电池单元的正负电极通过刻蚀线隔开。2.根据权利要求1所述的新型钙钛矿太阳能电池模块，其特征在于，所述钙钛矿太阳能电池单元形成为方形、圆形、或多边形。3.根据权利要求2所述的新型钙钛矿太阳能电池模块，其特征在于，方形的所述钙钛矿太阳能电池单元在所述透明导电基板上排布形成长方向上N行、宽方向上M列的阵列排布；所述钙钛矿太阳能电池单元宽5~15mm，长大于10mm，单元列间距0.25~0.8mm，行间距0.26~1.4mm。4.根据权利要求1-3中任一项所述的新型钙钛矿太阳能电池模块，其特征在于，所述导电栅线和总栅线的材料分别为金...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗琦，杨松旺，邵君，赵庆宝，寿春晖，沈曲，邬荣敏，丁莞尔，戴豪波，邱鹤，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，浙江天地环保科技有限公司，浙江浙能技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31