一种模块化串-并联钙钛矿太阳能电池及制备方法技术

本发明专利技术公开一种模块化串

【技术实现步骤摘要】
一种模块化串
‑
并联钙钛矿太阳能电池及制备方法


[0001]本专利技术涉及储能源转化
，尤其涉及一种模块化串
‑
并联钙钛矿太阳能电池及制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济的发展和科学技术的进步，人们对能源的需求量急剧提升；太阳能作为一种取之不尽的可再生能源，已经在各个领域得到了广泛的应用。
[0003]在光伏领域，钙钛矿太阳能电池相比于硅太阳能电池，具有材料成本低，工艺简单等特点，目前的最高光电转换效率已经达到25.8％，大面积(809.8cm2)光电转换效率达到19.9％。
[0004]而传统的钙钛矿太阳能电池在长时间工作过程中面临局部老化，导致电池缺陷增多的问题，这将使电池性能急剧衰减，因此，本专利技术提出一种模块化串
‑
并联钙钛矿太阳能电池及制备方法以解决现有技术中存在的问题。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的在于提出一种模块化串
‑
并联钙钛矿太阳能电池及制备方法，该模块化串
‑
并联钙钛矿太阳能电池及制备方法通过激光刻蚀器在大面积钙钛矿太阳能电池上分别刻蚀四组刻蚀槽，将大面积的钙钛矿太阳能分割为每个独立的子电池模块，实现纵向并联、横向串联的结构，由于每个子电池模块的独立性，局部的老化和衰减对周围子电池的影响将显著减小。
[0006]为实现本专利技术的目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种模块化串
‑
并联钙钛矿太阳能电池，包括基底层、底部电极层、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和顶部金属电极层，所述基底层上方设有底部电极层，所述底部电极层上设有P1刻蚀槽，所述底部电极层上方设有电子传输层，所述电子传输层通过P1刻蚀槽与基底层连接，所述电子传输层上设有钙钛矿层，所述钙钛矿层上方设有空穴传输层，所述空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层上贯穿设有P2刻蚀槽，所述空穴传输层上方设有顶部金属电极层，所述顶部金属电极层通过P2刻蚀槽与底部电极层连接，所述顶部金属电极层、空穴传输层、钙钛矿层和电子传输层上贯穿设有P3刻蚀槽，所述P3刻蚀槽垂直方向设有P4刻蚀槽，所述底部电极层一侧的基底层上也设有顶部金属电极层。
[0007]一种模块化串
‑
并联钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、基底层清洗处理，先将附有底部电极层的基底层依次分别置于清洁精、纯水、乙醇、并通和异丙酮中进行超声清洗；
[0009]其中基底层为刚性玻璃基底、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)中的一种；
[0010]步骤二、P1刻蚀槽处理，使用激光刻蚀器在基底层上刻蚀P1刻蚀槽，将基底层上方的底部电极层完全刻断，随后将刻蚀了P1刻蚀槽的基底层置于紫外灯臭氧装置中进行10
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20min的紫外臭氧处理；
[0011]其中底部电极层为氧化铟锡(ITO)和氟掺杂氧化锡(FTO)中的一种；
[0012]步骤三、电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层的旋涂，在紫外臭氧处理后的底部电极层上方依次旋涂电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；
[0013]其中电子传输层为氧化锡、氧化钛和氧化锌中的一种，旋涂条件为3000
‑
4000rpm旋涂25
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40s，厚度为20
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40nm；钙钛矿层由钙钛矿溶液旋涂制成，旋涂滴加量为30
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60μl，在6000rpm条件下旋涂30
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40s，反溶剂为氯苯，在旋涂的第25
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30s的时间加入，钙钛矿层厚度为500
‑
2000nm；空穴传输层为spiro
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OMeTAD、聚[双(4
‑
苯基)(2,4,6
‑
三甲基苯基)胺](PTAA)和NiO
x
中的一种，空穴传输层旋涂条件为3000
‑
5000rpm旋涂30
‑
40s，空穴传输层厚度为100
‑
400nm；
[0014]步骤四、P2刻蚀槽处理，使用激光刻蚀器在旋涂了空穴传输层上将电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层刻断，即得到P2刻蚀槽；
[0015]步骤五、顶部金属电极层旋涂处理，在刻蚀了P2刻蚀槽的空穴传输层上方表面蒸镀顶部金属电极层；
[0016]其中顶部金属电极为金、银、铜和铝中的一种，其厚度为100
‑
200nm；
[0017]步骤六、多角度刻蚀处理，先使用激光刻蚀器在蒸镀的顶部金属电极层表面进行刻蚀，将顶部金属电极层、电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层刻断，得到P3刻蚀槽，随后转动激光刻蚀器角度，在垂直与P3刻蚀槽的方向进行刻蚀处理，得到P4刻蚀槽，最终得到串
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并联钙钛矿太阳能电池模组。
[0018]进一步改进在于：所述步骤二中P1刻蚀槽宽度为0.3
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0.7mm，深度与底部电极层深度相同。
[0019]进一步改进在于：所述步骤三中在旋涂电子传输层后先进行加热退火处理，待冷却后在进行钙钛矿层旋涂，在钙钛矿层旋涂时加入反溶剂，随后再次进行加热退火，冷却后进行空穴传输层的旋涂。
[0020]进一步改进在于：所述电子传输层旋涂后在100
‑
150℃条件下加热退火15
‑
30min；所述钙钛矿层旋涂时滴加反溶剂后置于100
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150℃加热板上保持15
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25min，然后冷却至室温。
[0021]进一步改进在于：所述步骤四中P2刻蚀槽宽度为0.3
‑
0.7mm，与P1刻蚀槽间隔0.1
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0.2mm，P2刻蚀槽深度为600
‑
2400nm。
[0022]进一步改进在于：所述步骤六中P3刻蚀槽宽度为0.3
‑
0.7mm，与P2刻蚀槽间隔0.1
‑
0.3mm，P3刻蚀槽深度为200
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2400nm；P4刻蚀槽宽度为0.3
‑
0.7mm，刻蚀方向与P1刻蚀槽、P2刻蚀槽和P3刻蚀槽方向垂直，其深度为700
‑
2600nm。
[0023]本专利技术的有益效果为：本专利技术通过激光刻蚀器在大面积钙钛矿太阳能电池上分别刻蚀四组刻蚀槽，将大面积的钙钛矿太阳能分割为每个独立的子电池模块，实现纵向并联、横向串联的结构，由于每个子电池模块的独立性，局部的老化和衰减对周围子电池的影响将显著减小，以实现大面积器件的长期稳定性，避免因区域老化导致电池性能急剧衰减。
附图说明
[0024]图1为本专利技术实施例1主视剖面图。
[0025]图2为本专利技术实施例1俯视结构图。
[0026]图3为本专利技术实施例2制备方法流程图。
[0027]其中：1、基底层；2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化串
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并联钙钛矿太阳能电池，其特征在于：包括基底层(1)、底部电极层(2)、电子传输层(3)、钙钛矿层(4)、空穴传输层(5)和顶部金属电极层(6)，所述基底层(1)上方设有底部电极层(2)，所述底部电极层(2)上设有P1刻蚀槽(7)，所述底部电极层(2)上方设有电子传输层(3)，所述电子传输层(3)通过P1刻蚀槽(7)与基底层(1)连接，所述电子传输层(3)上设有钙钛矿层(4)，所述钙钛矿层(4)上方设有空穴传输层(5)，所述空穴传输层(5)、钙钛矿层(4)和电子传输层(3)上贯穿设有P2刻蚀槽(8)，所述空穴传输层(5)上方设有顶部金属电极层(6)，所述顶部金属电极层(6)通过P2刻蚀槽(8)与底部电极层(2)连接，所述顶部金属电极层(6)、空穴传输层(5)、钙钛矿层(4)和电子传输层(3)上贯穿设有P3刻蚀槽(9)，所述P3刻蚀槽(9)垂直方向设有P4刻蚀槽(10)，所述底部电极层(2)一侧的基底层(1)上也设有顶部金属电极层(6)。2.一种模块化串
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并联钙钛矿太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、基底层清洗处理，先将附有底部电极层的基底层依次分别置于清洁精、纯水、乙醇、并通和异丙酮中进行超声清洗；步骤二、P1刻蚀槽处理，使用激光刻蚀器在基底层上刻蚀P1刻蚀槽，将基底层上方的底部电极层完全刻断，随后将刻蚀了P1刻蚀槽的基底层置于紫外灯臭氧装置中进行15min的紫外臭氧处理；步骤三、电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层的旋涂，在紫外臭氧处理后的底部电极层上方依次旋涂电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层；步骤四、P2刻蚀槽处理，使用激光刻蚀器在旋涂了空穴传输层上将电子传输层、钙钛矿层和空穴传输层刻断，即得到P2刻蚀槽；步骤五、顶部金属电极层旋涂处理，在刻蚀了P2刻蚀槽的空穴传输层上方表面蒸镀顶部金属电极层；步骤六、多角度刻蚀处理，先使用激光刻蚀器在蒸镀的顶部金属电极层表面进行刻蚀，将顶部金属电极层、电子传输层、钙钛矿层和空穴...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨利峰，程李威，葛利健，王爱民，金小兰，
申请(专利权)人：上海熵朝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：