钙钛矿电池、光伏组件、光伏发电系统及用电设备技术方案

本申请提供一种钙钛矿电池、光伏组件、光伏发电系统及用电设备，涉及光伏技术领域。钙钛矿电池包括：位于透明基底层和电极层之间的钙钛矿复合层，钙钛矿复合层包括层叠设置的钙钛矿层和铁电层，铁电层沿层叠方向的两侧均为钙钛矿层，该钙钛矿电池具有较佳的能量转换效率以及较佳的开路电压。率以及较佳的开路电压。率以及较佳的开路电压。

【技术实现步骤摘要】
钙钛矿电池、光伏组件、光伏发电系统及用电设备


[0001]本申请涉及光伏
，具体而言，涉及一种钙钛矿电池、光伏组件、光伏发电系统及用电设备。

技术介绍

[0002]传统光伏器件广泛依赖于固体中的界面技术，如半导体PN结或肖特基结，这使得它们在光电转换过程中可利用的光子数及所产生的光伏电压受限于晶体材料的带隙。理论证明，这些器件的能量转换效率存在理论上限，即所谓的Shockley
‑
Queisser（SQ）极限。如何进一步兼顾提高能量转换效率以及开路电压一直为本领域研究的重点。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本申请提供一种钙钛矿电池、光伏组件、光伏发电系统及用电设备，其能够改善现有的光伏器件能量转换效率低且开路电压低的技术问题。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种钙钛矿电池，其包括：位于透明基底层和电极层之间的钙钛矿复合层，钙钛矿复合层包括层叠设置的钙钛矿层和铁电层，铁电层沿层叠方向的两侧均为钙钛矿层。
[0005]本申请实施例的技术方案中，通过引入铁电层且采用铁电层沿层叠方向的两侧均为钙钛矿层的设置方式，一方面可利用铁电层的体光伏效应突破传统钙钛矿电池结构的能量转换效率理论限制，提高钙钛矿电池的内建电场，提高开路电压，另一方面可充分利用铁电层构筑的内建电场，提高开路电压以及有助于保持较高的电流水平，提高钙钛矿电池的能量转换效率。
[0006]在一些实施例中，钙钛矿复合层包括两层钙钛矿层和一层铁电层，两层钙钛矿层分别位于铁电层的两侧。由两层钙钛矿层和一层铁电层构成钙钛矿复合层结构简单，有利于获得对称式的结构的钙钛矿复合层，有利于充分利用铁电层构筑的内建电场，提高开路电压以及有助于保持较高的电流水平，并且减少界面数量，有利于提高载流子的提取与传输，提高能量转换效率。
[0007]在一些实施例中，钙钛矿复合层满足以下条件（a1）
‑
（a3）中的任一项：（a1）位于铁电层的两侧的两层钙钛矿层的厚度比为0.57
‑
2:1；（a2）位于铁电层的两侧的两层钙钛矿层的厚度比为0.57
‑
1.75:1;（a3）位于铁电层的两侧的两层钙钛矿层的厚度相同。通过控制两层钙钛矿层的厚度比，有利于提高钙钛矿电池的开路电压及能量转换效率。
[0008]在一些实施例中，位于铁电层的两侧的两层钙钛矿层的成分相同。通过控制位于铁电层的两侧的两层钙钛矿层的成分相同，有利于提高钙钛矿电池的能量转换效率。
[0009]在一些实施例中，位于铁电层两侧的两层钙钛矿层中，其中至少一层钙钛矿层为三维钙钛矿层。通过控制钙钛矿层的维度有利于提高钙钛矿电池的能量转换效率。
[0010]在一些实施例中，钙钛矿层的厚度为200
‑
350nm。通过控制钙钛矿光吸收层具有合理的厚度，缓解因厚度过厚或过薄影响载流子的分离，有利于提高能量转换效率。
[0011]在一些实施例中，铁电层满足以下条件（b1）
‑
（b2）中的任一项：（b1）铁电层的厚度为1
‑
60nm;（b2）铁电层的厚度为10
‑
50nm。通过控制铁电层具有合理的厚度，有利于提高钙钛矿电池的开路电压和提升能量转换效率。
[0012]在一些实施例中，铁电层的成分包括铁电聚合物、无机铁电材料以及有机
‑
无机杂化铁电材料中的至少一种。上述各类型的铁电材料均能够制备铁电层并用在钙钛矿电池中，提高钙钛矿电池的开路电压及转换效率。
[0013]在一些实施例中，透明基底层和钙钛矿复合层之间具有第一载流子传输层，电极层和钙钛矿复合层之间具有第二载流子传输层，第一载流子传输层和第二载流子传输层中的任一层为电子传输层，另一层为空穴传输层。也即是钙钛矿电池中同时存在与钙钛矿复合层独立设置的电子传输层和空穴传输层，该钙钛矿电池开路电压及能量转换效率佳。
[0014]在一些实施例中，透明基底层和钙钛矿复合层之间具有第一载流子传输层，电极层形成于钙钛矿复合层背离透明基底层的一面，第一载流子传输层为电子传输层或空穴传输层。也即是钙钛矿电池中，在透明基底层和钙钛矿复合层之间存在与钙钛矿复合层独立设置的第一载流子传输层，以钙钛矿复合层作为光吸收层和第二载流子传输层，结构简单且具有较佳的开路电压及能量转换效率。
[0015]在一些实施例中，电极层和钙钛矿复合层之间具有第二载流子传输层，透明基底层形成于钙钛矿复合层背离电极层的一面，第二载流子传输层为电子传输层或空穴传输层。也即是钙钛矿电池中，在电极层和钙钛矿复合层之间存在与钙钛矿复合层独立设置的独立设置的第二载流子传输层，以钙钛矿复合层作为光吸收层及第一载流子传输层，结构简单且具有较佳的开路电压及能量转换效率。
[0016]在一些实施例中，钙钛矿复合层形成于透明基底层的表面，电极层形成于钙钛矿复合层背离透明基底层的一面。也即是钙钛矿电池中既不存在和钙钛矿复合层独立设置的电子传输层，也不存在独立设置的空穴传输层，直接以钙钛矿复合层作为电子传输层、光吸收层及空穴传输层，结构简单且具有较佳的开路电压及能量转换效率。
[0017]第二方面，本申请提供了一种光伏组件，其包括上述实施例中的钙钛矿电池。
[0018]第三方面，本申请提供了一种光伏发电系统，其包括若干个电性连接的上述实施例中的光伏组件。
[0019]第四方面，本申请提供了一种用电设备，其包括若干个电性连接的上述实施例中光伏发电系统。
[0020]上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
[0021]通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：图1为本申请实施例提供的第一种钙钛矿电池的结构示意图；图2为本申请实施例提供的第二种钙钛矿电池的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的第三种钙钛矿电池的结构示意图；图4为本申请实施例提供的第四种钙钛矿电池的结构示意图；图5为本申请实施例提供的一种光伏组件的结构示意图。
[0022]图标：1000
‑
光伏组件；1100
‑
电池串；1200
‑
正面玻璃；1300
‑
正面封装胶膜；1400
‑
背面封装胶膜；1500
‑
背面玻璃；100
‑
钙钛矿电池；110
‑
透明基底层；120
‑
第一载流子传输层；130
‑
钙钛矿复合层；140
‑
第二载流子传输层；150
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钙钛矿电池，其特征在于，包括：位于透明基底层和电极层之间的钙钛矿复合层，所述钙钛矿复合层包括层叠设置的钙钛矿层和铁电层，所述铁电层沿层叠方向的两侧均为所述钙钛矿层。2.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿复合层包括两层钙钛矿层和一层铁电层，所述两层钙钛矿层分别位于所述铁电层的两侧。3.根据权利要求2所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿复合层满足以下条件（a1）
‑
（a3）中的任一项：（a1）位于所述铁电层的两侧的两层所述钙钛矿层的厚度比为0.57
‑
2:1；（a2）位于所述铁电层的两侧的两层所述钙钛矿层的厚度比为0.57
‑
1.75:1;（a3）位于所述铁电层的两侧的两层所述钙钛矿层的厚度相同。4.根据权利要求2所述的钙钛矿电池，其特征在于，位于所述铁电层的两侧的两层所述钙钛矿层的成分相同。5.根据权利要求2所述的钙钛矿电池，其特征在于，位于所述铁电层的两侧的两层所述钙钛矿层中，其中至少一层所述钙钛矿层为三维钙钛矿层。6.根据权利要求1所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述钙钛矿层的厚度为200
‑
350nm。7.根据权利要求1
‑
6任意一项所述的钙钛矿电池，其特征在于，所述铁电层满足以下条件（b1）
‑
（b2）中的任一项：（b1）所述铁电层的厚度为1
‑
60nm;（b2）所述铁电层的厚度为10
‑
50nm。8.根据权利要求1
‑
6任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈长松，涂保，林维乐，林少钦，陈国栋，郭永胜，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：