一种2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种2‑T钙钛矿叠层太阳能电池模块及其制备方法，由若干单节2‑T钙钛矿叠层太阳能电池通过连接结构串联而成，所述连接结构包括分割相邻两个所述单节2‑T钙钛矿叠层太阳能电池TCO导电层的P1绝缘区、串联相邻两个所述单节2‑T钙钛矿叠层太阳能电池的P2连接区以及分割相邻两个所述单节2‑T钙钛矿叠层太阳能电池对电极层的P3隔断区，若干所述单节2‑T钙钛矿叠层太阳能电池分置于同一块基底透明导电玻璃上。采用本发明专利技术提供的制备工艺可以将整块大面积2‑T钙钛矿叠层太阳能电池分成子电池串联结构，该结构稳定，不仅仅提升了填充因子，还增大开路电压，太阳光利用率高，进而提高大面积电池模块的转换效率，体现出叠层太阳能电池的商业价值制备的电池模块。

【技术实现步骤摘要】
一种2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块及其制备方法
本专利技术涉及太阳能电池
，尤其涉及一种2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块及其制备方法。
技术介绍
近几年来叠层太阳能电池由于其光谱利用率较高，具有比单节太阳能电池更高的转换效率的特点受到了越来越多的关注。钙钛矿太阳能电池(PSC)的迅速崛起，使研究人员的目光不约而同地汇聚到了钙钛矿叠层太阳能电池上，经过大量研究，目前PSC/Si、PSC/CIGS等叠层结构的电池取得了较大成果，但由于大部分叠层电池采用4-T叠层方式，因其顶电池与底电池需分别制备，工艺繁杂，损耗较多，成本较高，不适用于大面积模块制备。现有申请号为201920080160.X的中国专利公开了一种2-T锡钙钛矿-钙钛矿电池叠层电池，该电池利用两种不同成分钙钛矿的带隙不同，从而使得太阳光得到充分有效地吸收，提高电池的光电转换效率，但是该叠层电池与钙钛矿电池的固有限制一样，仅能在小面积的器件上有所建树，无法在大面积电池上体现出更高的转换效率，从而无法实现其商业化价值。现有申请公布号为CN110797460A的中国专利公开了一次切割的钙钛矿太阳能电池组件及其制备方法，其包括若干个依次串联的子电池，每个子电池由下往上包括基底、导电层、前电性传输层、钙钛矿层、后电性传输层和背电极，相邻两个子电池之间设置切割线，切割线从上往下依次切断背电极、后电性传输层、钙钛矿层、前电性传输层和导电层，从第二个子电池开始往后至第n个子电池的一侧分别设置了刮膜线，刮膜线从上往下依次切断背电极、后电性传输层、钙钛矿层和前电性传输层，使得该子电池在其导电层上露出导电段；在电池组件上还设置了若干导线将前一个子电池的背电极与后一个子电池的导电段连接。但是，该现有技术只涉及到单种带隙的钙钛矿材料，太阳光无法得到更有效地利用，继而减弱其竞争力，且在实际操作上较难实现将导电线焊于厚度仅有微米级的子电池两侧，这样成本也比较高。因此设计提供一种适用于大面积、可一体化制备的叠层太阳能电池模块及其制备方法是业界亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块及其制备方法，该电池模块结构稳定，太阳光利用率高，且具有较高的光电转换效率。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：本专利技术第一方面提供一种2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块，由若干单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池通过连接结构串联而成，所述连接结构包括分割相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池TCO导电层的P1绝缘区、串联相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池的P2连接区以及分割相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池对电极层的P3隔断区，若干所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池分置于同一块基底透明导电玻璃上。优选地，所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池包括依次连接的基底透明导电玻璃、TCO导电层、第一电荷传输层、至少能吸收短波长光线而使长波长光线完全通过的第一钙钛矿吸光层、第二电荷传输层、透明导电电极、第三电荷传输层、能吸收太阳光绝大部分波长光线的第二钙钛矿吸光层、第四电荷传输层和对电极层，所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池的对电极层与其相邻所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池的TCO导电层串联连接。优选地，所述第一钙钛矿吸光层为宽带隙的钙钛矿薄膜，所述第一钙钛矿吸光层的带隙为1.7-1.9eV；所述第二钙钛矿吸光层为窄带隙的钙钛矿薄膜，所述第二钙钛矿吸光层的带隙为0.8-1.2eV。优选地，所述第一钙钛矿吸光层的材料为FA0.83Cs0.17Pb(I0.5Br0.5)3；所述第二钙钛矿吸光层的材料为FA0.75Cs0.25Sn0.5Pb0.5I3。优选地，所述第一电荷传输层为空穴传输层，所述第二电荷传输层为电子传输层，所述第三电荷传输层为空穴传输层，所述第四电荷传输层为电子传输层；或者所述第一电荷传输层为电子传输层，所述第二电荷传输层为空穴传输层，所述第三电荷传输层为电子传输层，所述第四电荷传输层为空穴传输层。优选地，所述空穴传输层采用无机空穴传输材料和/或有机空穴传输材料；所述电子传输层采用无机电子传输材料和/或有机电子传输材料；所述对电极层采用金属电极材料或非金属电极材料。优选地，所述无机空穴传输材料为NiO、Cu2O和MoO3中的一种或几种，所述有机空穴传输材料为Spiro-OMeTAD、P3HT、PEDOT:PSS和PTAA中的一种或几种；所述无机电子传输材料为TiO2、ZnO和SnO2中的一种或几种，所述有机电子传输材料为C60和/或PCBM；所述金属电极材料为Cu、Al、Ag、Au、Mo和Cr中的一种或几种，所述非金属电极材料为碳电极。优选地，所述透明导电电极为透明导电氧化物(TCO)、银纳米线、超薄金属和石墨烯材料中的一种或几种。本专利技术第二方面提供所述的2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块的制备方法，包括如下步骤：S1、在基底透明导电玻璃上覆盖TCO导电层，对所述基底透明导电玻璃上覆盖的所述TCO导电层进行刻蚀，以形成两个相邻所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池之间的P1绝缘区；在所述TCO导电层和P1绝缘区上覆盖电荷传输材料，制得所述第一电荷传输层；在所述第一电荷传输层上覆盖钙钛矿吸光材料，制得所述第一钙钛矿吸光层；在所述第一钙钛矿吸光层上覆盖电荷传输材料，制得所述第二电荷传输层；在所述第二电荷传输层上采用磁控溅射法制得所述透明导电电极；在所述透明导电电极上覆盖电荷传输材料，制得所述第三电荷传输层；在所述第三电荷传输层上覆盖钙钛矿吸光材料，制得所述第二钙钛矿吸光层；在所述第二钙钛矿吸光层上覆盖电荷传输材料，制得所述第四电荷传输层；S2、对所述第四电荷传输层、第二钙钛矿吸光层、第三电荷传输层、透明导电电极、第二电荷传输层、第一钙钛矿吸光层和第一电荷传输层进行刻蚀，获得刻蚀沟道；在所述第四电荷传输层和刻蚀沟道的剩余区域上覆盖对电极材料，制得所述对电极层，同时形成分割相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池对电极层的P3隔断区；对所述刻蚀沟道剩余区域中的对电极材料进行部分刻蚀，并保留覆盖于所述第四电荷传输层相应断开端处的电荷传输材料，以形成串联相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池的P2连接区，制得所述2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块。优选地，S2中，所述刻蚀采用激光刻蚀，调整所述激光刻蚀的入射角度以形成不同角度的刻蚀坡面；使用激光刻蚀时，参数设置参照本领域的常规数值即可，通过程序化的设定，可以很方便地制备2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块。本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术提供的制备工艺可以将整块大面积2-T钙钛矿叠层太阳能电池分成子电池串联结构，该结构稳定，不仅仅提升了填充因子，还增大开路电压，太阳光利用率高，进而提高大面积电池模块的转换效率，体现出叠层太阳能电池的商业价值制备的电池模块。附图说明图1为本专利技术中2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块的示意图；图2为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块，其特征在于，由若干单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池通过连接结构串联而成，所述连接结构包括分割相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池TCO导电层(2)的P1绝缘区(11)、串联相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池的P2连接区(12)以及分割相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池对电极层(10)的P3隔断区(13)，若干所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池分置于同一块基底透明导电玻璃(1)上。/n

【技术特征摘要】
1.一种2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块，其特征在于，由若干单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池通过连接结构串联而成，所述连接结构包括分割相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池TCO导电层(2)的P1绝缘区(11)、串联相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池的P2连接区(12)以及分割相邻两个所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池对电极层(10)的P3隔断区(13)，若干所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池分置于同一块基底透明导电玻璃(1)上。


2.根据权利要求1所述的2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块，其特征在于，所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池包括依次连接的基底透明导电玻璃(1)、TCO导电层(2)、第一电荷传输层(3)、至少能吸收短波长光线而使长波长光线完全通过的第一钙钛矿吸光层(4)、第二电荷传输层(5)、透明导电电极(6)、第三电荷传输层(7)、能吸收太阳光绝大部分波长光线的第二钙钛矿吸光层(8)、第四电荷传输层(9)和对电极层(10)，所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池的对电极层(10)与其相邻所述单节2-T钙钛矿叠层太阳能电池的TCO导电层(2)串联连接。


3.根据权利要求2所述的2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块，其特征在于，所述第一钙钛矿吸光层(4)为宽带隙的钙钛矿薄膜，所述第一钙钛矿吸光层(4)的带隙为1.7-1.9eV；所述第二钙钛矿吸光层(8)为窄带隙的钙钛矿薄膜，所述第二钙钛矿吸光层(8)的带隙为0.8-1.2eV。


4.根据权利要求2所述的2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块，其特征在于，所述第一钙钛矿吸光层(4)的材料为FA0.83Cs0.17Pb(I0.5Br0.5)3；所述第二钙钛矿吸光层(8)的材料为FA0.75Cs0.25Sn0.5Pb0.5I3。


5.根据权利要求2所述的2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块，其特征在于，所述第一电荷传输层(3)为空穴传输层，所述第二电荷传输层(5)为电子传输层，所述第三电荷传输层(7)为空穴传输层，所述第四电荷传输层(9)为电子传输层；或者所述第一电荷传输层(3)为电子传输层，所述第二电荷传输层(5)为空穴传输层，所述第三电荷传输层(7)为电子传输层，所述第四电荷传输层(9)为空穴传输层。


6.根据权利要求5所述的2-T钙钛矿叠层太阳能电池模块，其特征在于，所述空穴传输层采用无机空穴传输材料和/或有机空穴传输材料；所述电子传输层采用无机电子传输材料和/或有机电子传输材料；所述对电极层(10)采用金属电极材料或非金属电极材料。


7.根据权利要求6所述的2-T钙钛矿叠层太阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕恩兵，陈汉，邵冒磊，
申请(专利权)人：上海黎元新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31