一种用于太阳能电池的钙钛矿层制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于太阳能电池的钙钛矿层，包括：钙钛矿层、和P区全覆盖多孔导电层；所述钙钛矿层为磁性钙钛矿前驱液通过高精度涂布仪的涂布方式和磁场的磁性吸附作用共同使其互相链接且均匀分布于所述P区全覆盖多孔导电层内部的下方；所述磁性钙钛矿前驱液包括(CH3)2NH2CuCl3、（CH3）2NH2CuCl3(1‑x)Br3x的有机磁性材料的一种或几种；该实用新型专利技术可使得钙钛矿层各层之间达到均匀渗透浸润的目的，退火时钙钛矿前驱液中的有机基团将被彻底挥发，从而不影响整个结晶。金属离子进行掺杂，晶界钝化，提高FF,10*10cm电池效率超过11%。

Perovskite Layer for Solar Cells

The utility model discloses a perovskite layer for solar cells, which comprises a perovskite layer and a porous conductive layer fully covered in zone P. The perovskite layer is a magnetic perovskite precursor fluid, which is interconnected and evenly distributed below the porous conductive layer fully covered in the P region through the coating method of a high-precision coating instrument and the magnetic adsorption of magnetic field. Perovskite precursor fluid includes (CH3) 2NH2CuCl3, (CH3) 2NH2CuCl3 (1 x) Br3x organic magnetic materials. The utility model can make perovskite layers infiltrate uniformly, and the organic groups in perovskite precursor fluid will be completely volatilized during annealing, thus not affecting the whole crystallization. By doping metal ions, grain boundary passivation and FF enhancement, the efficiency of 10*10 cm battery is more than 11%.

【技术实现步骤摘要】
一种用于太阳能电池的钙钛矿层
本技术属于新型能源
，尤其涉及一种用于太阳能电池的钙钛矿层。
技术介绍
目前钙钛矿太阳能电池的发展迅速，从起初的3.8%到现在的23%以上，已经达到市场应用的前景，但大部分还处于实验室小面积的制备阶段，产业化制备技术还有待研究；碳电极结构钙钛矿太阳能电池因具有较高的稳定性及较低的制备成本，工业化前景较好，2016年效率已达到15.3%，74cm2组件效率可达到10%；碳基钙钛矿电池主要通过印刷制备，而钙钛矿层制备则通过滴加等方式进行，工业化前景受限，且钙钛矿前驱液的渗透与结晶是影响电池效率的主要因素；如201310297115.7专利使用全印刷方式制备碳基PSC，介孔纳米晶层、绝缘层和空穴收集层使用印刷方式制备，烧结温度在400-500℃，制备较为工艺复杂；其次钙钛矿层使用滴涂方式制备，钙钛矿结晶受介孔层、绝缘层和碳层的孔径大小等多因素影响，难以获得较优晶体，尤其在大面积制备上这一困难更为明显，采用侧边滴涂方式，溶液为随机填充，不可控制。为获得较好的钙钛矿层晶体，碳层的孔径较大，牺牲了部分导电性，影响了空穴的收集。而本技术采用溅射N区材料方式一次制备导电基底，减少电池制备工艺；并采用SiO2做隔断层最大程度减少漏电；另外，采用微并联结构加串联结构，可以整面大面积制备P区导电层，不需后处理，制备工艺简单，大幅减少制备步骤降低制备难度与制备成本；大面积印刷、快速低成本制备。大面积制备过程中结晶均匀问题、效率提升问题。
技术实现思路
有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本技术提供了一种用于太阳能电池的钙钛矿层，可以有效的解决相关问题，其包括：钙钛矿层、和P区全覆盖多孔导电层；所述钙钛矿层为磁性钙钛矿前驱液通过涂布仪的涂布方式和磁场的磁性吸附作用共同使其互相链接且均匀分布于所述P区全覆盖多孔导电层内部下方的结构（所述P区全覆盖多孔导电层内部下方是指P区全覆盖多孔导电层内部靠近整个底部平面有一定厚度的部分）；所述磁性钙钛矿前驱液包括(CH3)2NH2CuCl3、（CH3）2NH2CuCl3(1-x)Br3x的有机磁性材料的一种或几种，所述有机磁性材料的含量在1-35%，钙钛矿材料为ABX3结构，其中A为NH=CHNH3+、CH3NH3+和Cs+的一种或几种的组合，B为Pb2+和Sn2+的一种或几种的组合；X为I-、Cl-和Br-的一种或几种的组合。用于太阳能电池的钙钛矿层的制备方法，包括如下步骤：1）制作磁性钙钛矿前驱液，将钙钛矿材料和有机磁性材料混合；2）使用涂布仪沿着P区全覆盖多孔导电层短边方向将所述磁性钙钛矿前驱液涂布到所述P区全覆盖多孔导电层；3）再涂之前在所述P区全覆盖多孔导电层设置均匀磁场，所述均与磁场强度为0-14T或在所述涂布仪且和所述涂布仪相隔P区全覆盖多孔导电层的正下方使用可移动磁场，所述可移动磁场与所述涂布仪沿同一方向同步运动；4）所述P区全覆盖多孔导电层上的所述磁性钙钛矿前驱液通过与下方所述均匀磁场或所述可移动磁场相互吸引后充分浸润在所述P区全覆盖多孔导电层下方后保持5-10min。5）将步骤4）中获取的所述P区全覆盖多孔导电层和所述磁性钙钛矿前驱液结合结构在30-100℃的温度下烘烤20-40min，使所述磁性钙钛矿前驱液中的所述有机磁性材料分解，产生的金属残留物和所述钙钛矿材料结合，在所述P区全覆盖多孔导电层形成所需要的钙钛矿层，钙钛矿层内部形成晶界，晶界表面含有磁性分解后的残留物，有磁性分解后的分解后产生铜离子进入钙钛矿层与其结合。根据本专利
技术介绍
中对现有技术所述，钙钛矿层使用滴涂方式制备，钙钛矿结晶受介孔层、绝缘层和碳层的孔径大小等多因素影响，难以获得较优晶体，尤其在大面积制备上这一困难更为明显，采用侧边滴涂方式，溶液为随机填充，不可控制；而本技术公开的用于太阳能电池的钙钛矿层，利用高精度涂布设备涂布P区全覆盖多孔导电层、磁性钙钛矿前驱液，同时在透明基底下侧有一块带磁性的基板与涂布头同时移动，其中钙钛矿前驱液中含有磁性有机基团，涂布设备的磁性基板与前驱液形成互相吸引的方式，使得钙钛矿溶液均匀渗透碳层，可使得钙钛矿层各层之间达到均匀渗透浸润的目的，退火时钙钛矿前驱液中的有机基团将被彻底分解，从而不影响整个结晶；有机基团分解后，残留金属离子进行掺杂，晶界钝化，提高FF（填充率）,10*10cm电池效率超过11%。另外，根据本技术公开的用于太阳能电池的钙钛矿层，还具有如下附加技术特征：进一步地，所述磁场为强度0-14T且与所述高精度涂布仪同步平行移动的运动磁场，所述涂布仪与所述磁场运动速度0.1-100m/min，或在整张所述透明基底下设置强度在0-14T的均匀磁场；从而使磁性钙钛矿前驱液与下方磁场的相互吸引从而充分浸润到碳层下方，与各层形成很好的接触，且形成均匀的膜，涂布完成后保持5-10min，然后在30-100℃下保持20-40min进行烘干，其中所述涂布仪为喷涂仪或刮涂仪或狭缝涂布仪或丝网印刷机等。进一步地，所述P区多孔导电层包括厚度为0.1-50um的多孔C复合材料。进一步地，所述P区多孔导电层、所述磁性钙钛矿前驱液退火处理后产生的钙钛矿层、N区互联层和透明基底共同构成钙钛矿太阳能电池；所述P区全覆盖多孔导电层整面覆盖于所述N区互联层；所述N区互联层沉积覆盖于所述透明基底，所述N区互联层包括互联导电层和无机绝缘体间隔层；所述互联导电层与所述无机绝缘体间隔层通过PVD或CVD方式沉积于所述透明基底且组合成串联和/或并联的结构；所述P区全覆盖多孔导电层整面覆盖于所述N区互联层。进一步地，所述P区多孔导电层包括厚度为0.1-50um的多孔C复合材料。进一步地，所述透明基底为依次使用去离子水、丙酮、乙醇液体中超声波处理且经过氮气吹干后，再经UVO处理的高透玻璃或柔性透明薄膜。进一步地，具有钙钛矿层的太阳能电池为通过所述互联导电层和所述无机绝缘体间隔层的间隔分布形成串联和/或并联的结构。进一步地，所述互联导电层为厚度1-2000nm、宽度1-200mm、长度1-200mm的SnO2，所述无机绝缘体为SiO2。进一步地，所述钙钛矿层厚度为0.1-10um。进一步地，所述P区多孔导电层包括厚度为0.1-50um的多孔C复合材料，所述P区多孔导电层通过高精度涂布设备经过图谱方式，均匀涂布在N区互联层上，徒步完毕后在100-400℃温度下保温20-40min。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。附图说明本技术的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本技术实施例的用于太阳能电池钙钛矿层的剖视图；图2是本技术实施例的用于太阳能电池钙钛矿层的俯视图；图3是本技术实施例的用于用于太阳能电池钙钛矿层的制备方法的制备示意图。图中，1是透明基底，2是N区互联层，201是无机绝缘体间隔层，202是互联导电层，203是电池阳极，3是P区全覆盖多孔导电层，301是电池阴极，302是P区全覆盖多孔导电层孔洞，4钙钛矿层（钙钛矿层内部形成晶界，晶界表面含有磁性分解后的残留物），401是磁性钙钛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于太阳能电池的钙钛矿层，其特征在于，包括：钙钛矿层、和P区全覆盖多孔导电层；所述钙钛矿层为磁性钙钛矿前驱液通过涂布仪的涂布方式和磁场的磁性吸附作用共同使其互相链接且均匀分布于所述P区全覆盖多孔导电层内部下方的结构；所述P区多孔导电层、所述磁性钙钛矿前驱液退火处理后产生的钙钛矿层、N区互联层和透明基底共同构成钙钛矿太阳能电池；所述P区全覆盖多孔导电层整面覆盖于所述N区互联层；所述N区互联层沉积覆盖于所述透明基底，所述N区互联层包括互联导电层和无机绝缘体间隔层；所述互联导电层与所述无机绝缘体间隔层通过PVD或CVD方式沉积于所述透明基底且组合成串联和/或并联的结构。

【技术特征摘要】
1.一种用于太阳能电池的钙钛矿层，其特征在于，包括：钙钛矿层、和P区全覆盖多孔导电层；所述钙钛矿层为磁性钙钛矿前驱液通过涂布仪的涂布方式和磁场的磁性吸附作用共同使其互相链接且均匀分布于所述P区全覆盖多孔导电层内部下方的结构；所述P区多孔导电层、所述磁性钙钛矿前驱液退火处理后产生的钙钛矿层、N区互联层和透明基底共同构成钙钛矿太阳能电池；所述P区全覆盖多孔导电层整面覆盖于所述N区互联层；所述N区互联层沉积覆盖于所述透明基底，所述N区互联层包括互联导电层和无机绝缘体间隔层；所述互联导电层与所述无机绝缘体间隔层通过PV...

【专利技术属性】
技术研发人员：王镜喆，刘建国，黄林，文贵华，叶金花，周勇，张继远，吴聪萍，邹志刚，
申请(专利权)人：南京大学昆山创新研究院，昆山桑莱特新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32