一种大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法，首先在FTO玻璃上激光划线，之后制备空穴传输层，然后在第一蒸发室制备碘化铅或者氯化铅，然后在第二蒸发室制备甲基胺碘，反应形成钙钛矿薄膜，最后喷涂法制备电子传输层，之后激光划线P2，最后制备金属电极，激光划线P3形成大面积钙钛矿组件。本发明专利技术还提供一种大面积钙钛矿太阳能电池的制作系统，包括进样室，第一蒸发室，第二蒸发室，空穴传输层制备室，金属电极制备室等。可以大大提高了钙钛矿太阳能电池的大面积均匀性和制备速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及太阳能电池
，特别涉及一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法及系统。
技术介绍
钙钛矿太阳能电池发展非常迅速，从2012年制备出第一个块固态钙钛矿太阳能电池之后，效率9.7%，效率上升非常快，截至目前为止，小面积钙钛矿太阳能电池效率达到21%，但是这些高效电池都是用旋涂法制备的，不具备大面积产业化的潜能。2014年，牛津大学开发了使用热蒸发方法制备钙钛矿太阳能电池，效率达到15%，这种方法适用于产业化，但是依然有大面积均匀性的问题。因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法和系统，其可以制备出均匀的大面积的太阳能电池。为了解决上述问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种大面积钙钛矿太阳能电池的制备方法，其包括：提供具有第一表面和第二表面的衬底；在所述衬底的第一表面上激光划线并涂覆氧化镍形成空穴传输层；在所述空穴传输层的外表面上通过碘化铅或氯化铅与甲基胺碘反应形成钙钛矿薄膜；在所述钙钛矿薄膜的外表面上喷射纳米颗粒，形成电子传输层；在所述电子传输层的外表面上激光划线，形成太阳能电池预制体；在所述太阳能电池预制体上制备金属电极，形成太阳能电池母体；对所述太阳能电池母体激光划线，形成大面积钙钛矿太阳能电池；封装所述大面积钙钛矿太阳能电池。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述衬底的材料为FTO玻璃，所述纳米颗粒的材料为氧化锌、氧化钛或者PCBM，所述金属电极的材料为金或者银。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述涂覆方法为溅射、喷涂、刮涂或者喷墨打印，所述喷射方法为刮涂、喷涂或者喷墨打印，三次所述激光划线依次分别为P1、P2和P3。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述空穴传输层的厚度为70nm~80nm。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述通过碘化铅或氯化铅与甲基胺碘反应形成钙钛矿薄膜具体包括：在室温下制备碘化铅或者氯化铅，通过惰性气体将碘化铅蒸气或者氯化铅蒸气携带进入蒸发室并喷于衬底上，使其厚度为200nm，将所述衬底加热至150摄氏度，并与已加热至150-170摄氏度的甲基胺碘反应，直至形成钙钛矿薄膜。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述通过碘化铅或氯化铅与甲基胺碘反应形成钙钛矿薄膜具体包括：先蒸发碘化铅或者氯化铅，后蒸发甲基胺碘，反复上述过程5-10次，控制总厚度为200nm，完成制作钙钛矿薄膜。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供一种大面积钙钛矿太阳能电池的制作系统，包括：空穴传输层制备室、进样室、第一蒸发室、第二蒸发室和金属电极制备室，所述进样室与所述第一蒸发室连通，所述第一蒸发室和第二蒸发室连通，所述进样室与所述第一蒸发室之间设有第一传递门，所述第一蒸发室和第二蒸发室之间设有第二传递门，所述进样室连通有第一真空泵组，所述第一蒸发室连通有第二真空泵组，所述第二蒸发室连通有第三真空泵组。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述第一蒸发室内设有蓬头、升华罐、用于对升华罐抽真空的真空泵和惰性气体输入装置，所述蓬头具有多个孔状结构，相邻两个所述孔状结构的间距为1cm，所述孔状结构的孔径为200-500um，所述蓬头与升华罐相连接，所述升华罐的底部设有高为0.5cm、直径为0.5cm的圆柱状凸起，所述升华罐连接真空泵，所述惰性气体输入装置连接所述升华罐。作为本专利技术的一个优选的实施例，所述第二蒸发室内设有不锈钢盘和加热器，所述不锈钢盘放置于所述加热器上。与现有技术相比，本专利技术中一种大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法和制作系统，大大提高了钙钛矿太阳能电池的大面积均匀性和制备速率。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：图1为本专利技术中的大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法在一个实施例中的流程图；图2为本专利技术中的大面积钙钛矿太阳能电池的制作系统在一个实施例中的结构示意图。【具体实施方式】为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。请参阅图1，图1为本专利技术中的大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法100在一个实施例中的流程图。如图1所示，所述制造方法100包括如下步骤。步骤110，提供具有第一表面和第二表面的衬底。具体的，所述衬底的材料为FTO玻璃。步骤120，在所述衬底的第一表面上激光划线并涂覆氧化镍形成空穴传输层。具体的，在所述衬底的第一表面上激光划线P1，并溅射、喷涂、刮涂或者喷墨打印氧化镍，形成厚度为70nm~80nm的空穴传输层。步骤130，在所述空穴传输层的外表面上通过碘化铅或氯化铅与甲基胺碘反应形成钙钛矿薄膜。在一个实施例中，在室温下制备碘化铅或者氯化铅，通过惰性气体如氮气或者氩气将碘化铅蒸气或者氯化铅蒸气携带进入蒸发室并喷于衬底上，使所形成的碘化铅层或者氯化铅层与衬底的总厚度为200nm；将所述衬底加热至150摄氏度，并与已加热至150-170摄氏度的甲基胺碘反应，直至形成钙钛矿薄膜。在另一个实施例中：先蒸发碘化铅或者氯化铅，后蒸发甲基胺碘，反复上述两个蒸发过程5-10次，以提高薄膜的均匀性，始终控制其总厚度为200nm，完成制作钙钛矿薄膜。步骤140，在所述钙钛矿薄膜的外表面上喷射纳米颗粒，形成电子传输层。具体的，在所述钙钛矿薄膜的外表面上刮涂、喷涂或者喷墨打印氧化锌、氧化钛或者PCBM的纳米颗粒，形成电子传输层。步骤150，在所述电子传输层的外表面上激光划线，形成太阳能电池预制体。具体的，在所述电子传输层的外表面上激光划线P2，形成太阳能电池预制体。步骤160，在所述太阳能电池预制体上制备金属电极，形成太阳能电池母体。具体的，在所述太阳能电池预制体上利用金或者银制备金属电极，形成太阳能电池母体。步骤170，对所述太阳能电池母体激光划线，形成大面积钙钛矿太阳能电池。具体的，对所述太阳能电池母体激光划线P3，形成大面积钙钛矿太阳能电池。步骤180，封装所述大面积钙钛矿太阳能电池。本专利技术还提供与上述制作方法配合使用的一种大面积钙钛矿太阳能电池的制作系统。请参阅图2，图2为本专利技术中的大面积钙钛矿太阳能电池的制作系统在一个实施例中的结构示意图。如图2所示，所述大面积钙钛矿太阳能电池的制作系统，所用到设备是在线式的或者团簇式结构，包括：空穴传输层制备室4、进样室1、第一蒸发室2、第二蒸发室3和金属电极制备室5，所述进样室1与所述第一蒸发室2连通，所述第一蒸发室2和第二蒸发室3连通，所述进样室1与所述第一蒸发室2之间设有第一传递门6，所述第一蒸发室2和第二蒸发室3之间设有第二传递门7，所述进样室1连通有第一真空泵组8，所述第一蒸发室2连通有第二真空泵组9，所述第二蒸发室3连通有第三真空泵组10。所述第一蒸发室2内设有蓬头21、升华罐22、用于对升华罐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：提供具有第一表面和第二表面的衬底；在所述衬底的第一表面上激光划线并涂覆氧化镍形成空穴传输层；在所述空穴传输层的外表面上通过碘化铅或氯化铅与甲基胺碘反应形成钙钛矿薄膜；在所述钙钛矿薄膜的外表面上喷射纳米颗粒，形成电子传输层；在所述电子传输层的外表面上激光划线，形成太阳能电池预制体；在所述太阳能电池预制体上制备金属电极，形成太阳能电池母体；对所述太阳能电池母体激光划线，形成大面积钙钛矿太阳能电池；封装所述大面积钙钛矿太阳能电池。

【技术特征摘要】
1.一种大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，包括：提供具有第一表面和第二表面的衬底；在所述衬底的第一表面上激光划线并涂覆氧化镍形成空穴传输层；在所述空穴传输层的外表面上通过碘化铅或氯化铅与甲基胺碘反应形成钙钛矿薄膜；在所述钙钛矿薄膜的外表面上喷射纳米颗粒，形成电子传输层；在所述电子传输层的外表面上激光划线，形成太阳能电池预制体；在所述太阳能电池预制体上制备金属电极，形成太阳能电池母体；对所述太阳能电池母体激光划线，形成大面积钙钛矿太阳能电池；封装所述大面积钙钛矿太阳能电池。2.根据权利要求1所述的大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述衬底的材料为FTO玻璃，所述纳米颗粒的材料为氧化锌、氧化钛或者PCBM，所述金属电极的材料为金或者银。3.根据权利要求1所述的大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述涂覆方法为溅射、喷涂、刮涂或者喷墨打印，所述喷射方法为刮涂、喷涂或者喷墨打印，三次所述激光划线依次分别为P1、P2和P3。4.根据权利要求1所述的大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为70nm~80nm。5.根据权利要求1所述的大面积钙钛矿太阳能电池的制作方法，其特征在于，所述通过碘化铅或氯化铅与甲基胺碘反应形成钙钛矿薄膜具体包括：在室温下制备碘化铅或者氯化铅，通过惰性气体将碘化铅蒸气或者氯化铅蒸气携带进入蒸发室并喷于衬底上，使其厚度为200nm，将所述衬底加热至1...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁建宁，袁宁一，王书博，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32